КРУПНОМАСШТАБНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ СТРУКТУРЫ МОЛЕКУЛЯРНОГО ШАПЕРОНА GROEL ПРИ ВЗАИМОДЕЙСТВИИ С АТФ И КО-ШАПЕРОНОМ GROES ПО ДАННЫМ МАЛОУГЛОВОГО РЕНТГЕНОВСКОГО РАССЕЯНИЯ
Мельник Б. С., Тимченко А. А., Семисотнов Г. В.
Институт белка РАН, 142292 Пущино
С помощью малоуглового
рентгеновского рассеяния и компьютерного моделирования исследовались
крупномасштабные конформационные изменения олигомерного белка
GroEL (14 субьединиц по 60 кДа
каждая) в растворе при его взаимодействии с АТФ, АДФ и олигомерным
белком GroES (7 субьединиц по 10 кДа
каждая). Экспериментальные кривые малоуглового рентгеновского
рассеяния сравнивались с кривыми, рассчитанными по известным кристаллическим
структурам GroEL [Braig K., et al. Nature
(1994) 371,578-586],
GroES [Hunt J.F., et al. Nature (1996)
379, 37-43] и комплекса
GroEL-GroES-АДФ [Xu.Z., et al. Nature
(1997) 388, 741-750.].
Совпадение расчетных кривых с экспериментальными достигалось наиболее
вероятными изменениями кристаллической структуры белков -
поворотами доменов и субьединиц. Расчет кривых малоуглового рентгеновского
рассеяния модельных структур белков производили с помощью компьютерных
программ, разработанных в Институте белка РАН с использованием
координат атомов белков. Показано, что структура GroEL в растворе
отличается от кристаллической изменением ориентации верхнего и
среднего доменов каждой субьединицы и ослаблением межсубьединичных
контактов. Связывание АДФ не приводит к заметным крупномасштабным
конформационным изменениям структуры GroEL в растворе. Вместе
с тем связывание АТФ и особенно GroES в присутствии АДФ приводит
к заметным крупномасштабным конформационным изменениям GroEL в
растворе, которые связаны с изменением ориентации верхнего и среднего
доменов и межсубьединичных контактов. Удовлетворительное описание
экспериментальной кривой малоуглового рентгеновского рассеяния
для комплекса GroEL-GroES-АДФ в растворе достигается только в
предположении о связывании одной молекулы GroES с одной молекулой
GroEL (т.е. в предположении асимметричного комплекса). Результаты
работы свидетельствуют о высокой междоменной и межсубьединичной
лабильности GroEL в растворе.