8-oxoguanine lesioned B-DNA molecule complexed with repair enzyme hOGG1; A Molecular dynamics study

修復酵素hOGG1と複合体を形成した8オキソグアニン損傷B型DNAの分子動力学的研究

Pinak, M.

Pinak, M.

突然変異を誘発するDNA酸化損傷である7,8-ジヒドロ-8-オキソグアニン(8-oxoG)と、ヒト修復酵素であるオキソグアニングリコシレース1(hOGG1)とが形成する複合体の分子動力学的シミュレーションを1ナノ秒(ns)行い、DNA-酵素複合体の形成にかかわる動力学的過程の検討を行った。分子動力学的シミュレーション開始後500ピコ秒(ps)でDNA-酵素複合体が形成され、シミュレーションが終了する1ns後まで安定していた。複合体はおもにDNAと酵素のファンデルワールス面の重なり合いによって定義されており、アルギニン313のN末端はヌクレオチドのリン酸ジエステル結合の近傍に位置して、8-oxoGはアミノ酸と損傷と化学反応を可能にしている。また水素結合の切断によって部分的に構造が破壊されたB型DNAが観察された。8-oxoGの5'位のリン酸ジエステル結合は、アルギニン313のN末端に近い位置に移動している。DNAと酵素の近接箇所では水分子を介した水素結合が形成され、複合体の安定性を高めている。正常なDNAを用いた同様の分子系で行ったシミュレーションでは、複合体や水分子を介した水素結合は観察されたなかった。

The molecular dynamics (MD) simulation of DNA mutagenic oxidative lesion 8-oxoG, complexed with the repair enzyme - hOGG1 was performed in order to describe the dynamical process of DNA-enzyme complex formation. After 500 picoseconds of MD the lesioned DNA and enzyme formed a complex that lasted stable until the simulation was terminated at 1 ns. The N-terminus of arginine 313 was located close to the phosphodiester bond of nucleotide with 8-oxoG enabling chemical reactions between amino acid and lesion. Phosphodiester bond at C5' of 8-oxoG was displaced to the position close to the N-terminus of arginine 313. The water mediated hydrogen bonds network was formed in each contact area between DNA and enzyme further enhancing the stability of complex.