Computational study of hydration at the TD damaged site of DNA in complex with repair enzyme T4 Endonuclease V

Pinak, M.

JAERI-Research 99-077, p.31 - 0, 2000/02

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チミンダイマー(TD)損傷部分を修復酵素T4 Endonuclease Vが適切に認識する過程で、DNA周辺の水分子の分布が果たす役割に関する解析を行った。損傷のない12塩基対DNA、TDを持つ12塩基対DNA、並びにDNAとT4 Endonuclease Vの一部との複合体を対象として、500psの間の分子動力学計算を実施した。DNA原子に隣接した水の数及び滞留時間を調べた。TD損傷がある場合、損傷のないDNAに比べ、TD付近の水分子の数の増加が観察された。TDの周囲の水分子が密集した領域は、修復酵素によるTD認識要因の一つになると考えられる。複合体付近では水の滞留時間が長いことがわかった。また、TDと活性中心との間の安定位置を6つの水分子が占めていることを発見した。修復過程の開始に必要な複合体の安定性維持に、これらの水分子が介在した水素結合ネットワークが貢献していると考えられる。

Molecular dynamics of thymine dimer lesioned DNA and of T4 endonuclease V-role of electrostatic energy in recognition process

Pinak, M.*

Journal of Molecular Structure; THEOCHEM, 466, p.219 - 234, 1999/00

修復酵素によるDNA損傷の認識機構は、正確な修復のためには欠かせない。T4エンドヌクレアーゼVは、バクテリオファージT4由来のDNA修復酵素であり、チミンダイマー(TD)の修復過程の最初の段階を触媒する。TD部位を正確に認識する機構についての知見を得るために、損傷のないDNA、TDのあるDNA、T4エンドヌクレアーゼV、それぞれの分子について各々600ps間の分子動力学シミュレーション(MD)を行った。シミュレーション結果は、認識過程における静電作用の役割に着目して解析した。この結果、酵素のアミノ酸の静電エネルギーは、+15kcal/mol程度の正に荷電していることがわかった。TD部位の静電エネルギーは、-9kcal/mol程度の負に荷電しており、損傷のないDNAのチミン部位の中性の値とは異なった。TD部位の周囲の水との静電作用は、ほかのヌクレオチドの場合とは異なった。TDと損傷のないDNAのチミンとの違いは、静電エネルギーがTD部位を適切に認識するうえで重要な因子であることを示している。