Введение к работе
Актуальность проблемы.
На протяжении последнего десятилетия проблема специфического взаимодействия между ДНК и белками привлекала к себе внимание многих лаборатория во всем мире. Наиболее интересным результатом этих исследований является установление того факта, что узнающие участки регуляторних белков могут быть построены на основе различных структурных схем. К обнаруженному ранее узнающему мотиву "спираль-поворот-спираль" бактериальных репрессоров и активаторов транскрипции добавился ряд новых структурных мотивов, используемых различными белками для узнавания специфических нуклеотилных последовательностей. В специфические взаимодействия с ДНК могут быть вовлечены как участки белков в а-спиральной конформации, так и фрагменты деформированного (5-слоя и одиночной цепи в деформированной р-конформации. Обнаружены белки, ДНК-связывасшие домены которых построены исключительно на основе антипараллельной В-структуры (метиониновый репрессор E.coll, ДНК-свяэывашций белок II B.stearothermophilus, фактор хозяйской интеграции E.coll, репрессоры arc и mnt бактериофага Р22).
Комплексы нуклеиновых кислот с пептидами, входящими в состав биспирального мотива или В-слоя, можно рассматривать в качестве моделей природных ДНК-белковых комплексов. Именно такой подход используется в настоящей работе. Ранее было показано, что сравнительно короткие пептиды, например, трипептид Val-Yal-Val-H2H2Dns, специфически связываются с ДНК. Этот трипептид связывается более прочно с поли(йО поли(йС), чем с поли(сІА) поли(оТ) (С.А.Стрельцов и соавт., I960). Поиск других пептидов, способных "узнавать" специфические нуклеотидные последовательности на ДНК представляет большой интерес. Он
открывает новые возможности для конструирования и синтеза лигандов пептидной прирояы, способных "читать" протяженные последовательности AT и GC пар оснований в одной из бороздок ДНК.
Б настоящей работе исследовалось взаимодействие с ДНК линейных пептидов с характерным расположением остатков треонина и валина, а также цистинового пептида. В молекуле последнего два пептидных фрагмента соединены ковалентно с помошьр S-S связи. Выбор этих пептидов был связан с экспериментальной проверкой одной из моделей белково-нуклеинового узнавания, согласно которой NH и СО группы остова двух антипараллельных пептидных цепей могут служить в качестве специфических центров для взаимодействия с функциональными группами пар основания в узкой бороздке ДНК (Г.В.Гурския и соавт., 1975). Из этой модели следует, что в специфическом комплексе пространственное расположение аминокислотных остатков с инертными боковыми радикалами (Vnl, Tie, Ala, Phe и др.) коррелирует с положением GC-nap ДНК, п то время как расположение Thr. Ser и некоторых других остатков коррелирует с расположением АТ-пар. Так как имеется большая группа регуляторних белке- , ДНК-связывающие домены которых 'содержат две антипараллельных цепи в В-конформации, то исследованные комплексы ДНК с пептидами могут служить в качестве моделей комплексов этих белков с ДНК.
Цель работы состояла в конструировании пептидов, способных избирательно связываться с различными нуклеотидными последовательностями, изучении конформации пептидов и их комплексов с нуклеиновыми кислотами.
Научная новизна а практическая ценность.
Впервые: - сконструирован и исследован двадцатичленный олигопептид, способный специфически, связываться с операторами 0 1 и 0 2 фага X. Этот пептид не имеет гомологии ни с одним из
известных регуляторних белков. Показано, что при связывании с ЛНК, пептид переходит из беспорядочной в В-подобную конформашно.
' продемонстрировано, что цистин-содержаший пептидный димер связывается с ЛНК специфическим образом. Он конкурирует за связывающие места с антибиотиками дистамицином и сибиромицином, взаимодействующими с ДНК по узкому желобу. Определены термодинамические параметры связывания пептида с ЛНК.
Полученные результаты могут быть использованы как при изучении механизмов образования специфических ЛНК-белковых комплексоп, так и для направленного синтеза других пептидов, способных узнавать специфические нуклеотидные последовательности.
Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 12 работах.
Апробация работы. Результаты, полученные в настоящей работе, доложены на симпозиуме с участием стран-членов СЭВ и СФРЮ "Физико-химические свойства биополимеров в растворе и клетках" І Путино, 1985), на V Всесоюзном биохимическом съезде (Москва, 1985 1. на VII Всесоюзном симпозиуме по химии белков и пептидов (Таллин, 1987), на Международном симпозиуме "Физико-химия ДНК и молекулярные механизмы функционирования генома" (Тбилиси, 1967), на конференции молодых ученых (Тбилиси, 1909), на IV Всесоюзной школе-семинаре молодых ученых (Рига, 1990 1, на VII Международной конференции по Оиомолекулярной стереолинамике (г.Олбани. Нью-Йорк, 1991 I.
Структура и объем РіаботНі. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов и списка цитируемой литературы. Работа изложена на страницах машинописного текста и содержит рисунков.