ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР
1.1 Строение и функция рибосомы 9
1.2 Оксазолидиноны 11
1.2.1 Линезолид 12
1.2.2 Радезолид 14
1.3 Метод молекулярной динамики 18
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
2.1 Моделируемая система 21
2.2 Условия моделирования 22
2.3 Методы анализа 23
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 25
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 32
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 33
ABSTRACT
Рибосома - важнейшая органелла, синтезирующая все клеточные белки представляет большой интерес для изучения. Известно, что в ходе трансляции генетической информации она циклически принимает разнообразные конформации, соответствующие тем или иным функциональным состояниям рабочего цикла. Информация о структурных изменениях передается с помощью специфических сигналов от одного функционального центра к другому, при этом, считается, что передача осуществляется аллостерически, так как функциональные центры обычно расположены на расстоянии в несколько десятков ангстрем друг от друга [1].
В ходе трансляции, полипептидная цепь синтезируемого белка связана с рибосомой в определенной ее части, где соприкасаются малая и большая субъединицы. Рядом расположен пептидилтрансферазный центр (ПТЦ), перекрывающийся с началом рибосомного туннеля (РТ), где располагается часть синтезируемой полипептидной цепи на протяжении практически всего процесса трансляции. В ходе белкового синтеза пептидная цепь проходит через РТ вплоть до его конца, где расположены ассоциированные с рибосомой белки, что регулируют координационное сворачивание и модификацию белковой молекулы. РТ выделяется среди остальных известных на сегодняшний день каналов перемещения белков и пептидов в мембранных структурах своими физико¬химическими свойствами; именно в РТ расположены многие центры связывания антибиотиков, модификация которых зачастую приводит к появлению резистентности у бактерий, в том числе и патогенных, к антибактериальным препаратам [2].
Оксазолидиноны, появившиеся сравнительно недавно антибиотики (2000 гг.) способны ингибировать синтез белка путем связывания с V доменом 23S рРНК в ПТЦ большой субъединицы рибосомы [3]. Первым представителем этого класса, запущенным в производство является линезолид, для которого Марксом с сотр была обнаружена селективность в подавлении биосинтеза пептидов в зависимости от их аминокислотной последовательности. На этом основании был изучен и смоделирован наиболее вероятный сайт связывания линезолидас рибосомой E. coli,находящейся в А,А/Р,Р-состоянии, аналогичный неканоническому сайту связывания хлорамфеникола [4].
Радезолид является перспективным представителем семейства оксазолидинонов, способным преодолевать действие некоторых механизмов резистентности бактериальных рибосом к линезолиду. Структура комплекса радезолида с рибосомой никогда не публиковалась, но, по аналогии с линезолидом, принято считать, что этот антибиотик препятствует связыванию аминоацил-тРНК в А-сайте большой субъединицы. Но, как и в случае линезолида, можно предположить, что в A,A/P,P-рибосоме радезолид связывается в альтернативном сайте.
Экспериментальные методы исследования рибосомы имеют свои ограничения. Такие методы как криоэлектронная микроскопия и рентгеноструктурный анализ хотя и сообщают достаточно точные сведения о структуре рибосомы и ее лигандов, но не способны полностью передать сведения о подвижности остатков, а также структурных элементов рибосомных белков и РНК. Биохимические методы же не способны сообщить никакие сведения о структурных аспектах, хотя и позволяют изучать функционирование рибосомы.
Навести мост между биохимическими и структурными методами исследования рибосомы позволяют методы молекулярной динамики. Расчеты дают позволяют оценивать подвижность остатков биополимеров рибосомы, а также интерпретировать её в категориях межмолекулярных взаимодействий. [5]
В настоящей работе мы исследовали взаимодействие радезолида с рибосомой E. coliв А,А/Р,Р-состоянии методами молекулярно-динамического моделирования, предложив структуру комплекса радезолида с рибосомой E. coli, согласующуюся с доступными данными биохимических исследований действия радезолида.
Целью нашего исследования является моделирование и изучение строения комплекса радезолида с рибосомой E. coliв A,A/P,P-состоянии.
В рамках поставленной цели были поставлены следующие задачи:
1. Провести аналитический литературный обзор по теме исследования.
2. Изучить взаимодействие радезолида с неканоническим сайтом связывания хлорамфеникола методами молекулярной динамики.
3. Изучить влияние мутаций резистентности к оксазолидинонам — G2061U, G2447U, G2576U и G2505A - на связывание радезолида.
4. Оценить сродство радезолида к неканоническому сайту связывания хлорамфеникола и каноническому сайту связывания линезолида методом возмущения свободной энергии.
В настоящей работе мы смоделировали структуру комплекса радезолида с рибосомой E. coli,находящейся в A,A/P,P-состоянии. Предлагаемая нами структура позволяет объяснить повышенную сравнительно с линезолидом антибактериальную активность радезолида, способность радезолида в известной степени нивелировать эффект 2,8-диметилирования основания A2503 метилтрансферазой Cfr и согласуется с доступными данными о влиянии мутаций в 23S рРНК на активность оксазолидинонов. Мы надеемся, что наше исследование внесет некоторый вклад в разработку этого перспективного семейства оксазолидиноновых антибиотиков.
В рамках работы были достигнуты следующие результаты.
Смоделирована структура комплекса радезолида с рибосомой E. coli, находящейся в A,A/P,P-состоянии.
Изучено строение комплекса радезолида с рибосомой E. coli,находящейся в A,A/P,P-состоянии.
