8オキソグアニン損傷DNAと修復酵素hOGG1複合体の分子動力学的シミュレーション

Molecular dynamics simulation of 8-oxoguanine lesioned DNA complexed with repair enzyme hOGG1

Pinak, M.

Pinak, M.

突然変異を誘発するDNA酸化損傷 である8-oxoGについて、損傷DNAの単独存在下、及びヒト修復酵素オキソグアニングリコシレース1 (hOGG1)との共存下で分子動力学的シミュレーションを行い、DNA分子の構造変化とDNA-酵素複合体の形成に関わる動力学的過程の検討を行った。シミュレーションには、中心位に8-oxoG分子を挿入したB型DNAヌクレオチド鎖を用いた。DNAのみのシミュレーションでは、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、8-oxoG挿入位から1塩基対分離れた相補鎖側のアデニンがDNA二重鎖からフリップアウトしていた。DNAと修復酵素hOGG1共存下のシミュレーションでは、分子動力学的シミュレーション開始後500ps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。アルギニン313のN末端は、8-oxoGを持つヌクレオチドのリン酸ジエステル結合に近接し、酵素のアミノ酸とDNA損傷との化学反応を可能にしている。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末端に近接した位置に移動していた。さらに、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た。

The molecular dynamics (MD) simulations of DNA mutagenic oxidative lesion 8-oxoG, single and complexed with the repair enzyme hOGG1, were performed. In the case of simulation of single DNA molecule the broken hydrogen bonds resulting in locally collapsed B-DNA structure were observed at the lesion site. In addition the adenine on the complementary strand was flipped-out of the DNA double helix. In the case of simulation of DNA and repair enzyme hOGG1, the DNA-enzyme complex was formed after 500 picoseconds of MD 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 at 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.