Bam HI
| Bam HI | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 Endonukleaza restrykcyjna Bam HI związana z niespecyficznym DNA.
| |||||||||
| Identyfikatory | |||||||||
| Symbol | Bam HI | ||||||||
| Pfam | PF02923 | ||||||||
| Klan Pfam | CL0236 | ||||||||
| InterPro | IPR004194 | ||||||||
| SCOP2 | 1bhm / ZAKRES / SUPFAM | ||||||||
| |||||||||
Bam HI (wymawiane jako „Bam H jeden”) (od Bacillus amyloliquefaciens ) jest endonukleazą restrykcyjną typu II , mającą zdolność rozpoznawania krótkich sekwencji (6 pz) DNA i swoistego cięcia ich w miejscu docelowym . Ta wystawa koncentruje się na relacjach struktura-funkcja BamHI, jak opisali Newman i in. (1995). BamHI wiąże się z rozpoznawaną sekwencją 5'-GGATCC-3' i rozszczepia te sekwencje tuż za 5'-guaniną na każdej nici. To rozszczepienie skutkuje lepkimi końcami o długości 4 pz. W swojej niezwiązanej postaci BamHI wyświetla centralny arkusz b , który znajduje się pomiędzy α-helisami .
BamHI przechodzi serię niekonwencjonalnych zmian konformacyjnych po rozpoznaniu DNA . Pozwala to DNA zachować swoją normalną konformację B-DNA bez zniekształceń ułatwiających wiązanie enzymu. BamHI jest symetrycznym dimerem . DNA jest związane w dużej szczelinie utworzonej między dimerami; enzym wiąże się w sposób „krzyżowy”. Każda podjednostka BamHI kontaktuje się w większości swojego szkieletu z fosforanami miejsca połówkowego DNA, ale kontakty par zasad są dokonywane między każdą podjednostką BamHI a zasadami azotowymi w głównym rowku przeciwległego miejsca połówkowego DNA. Białko wiąże zasady poprzez bezpośrednie wiązania wodorowe lub wiązania H za pośrednictwem wody między białkiem a każdą grupą donorową / akceptorową wiązania H w głównym rowku. Styki głównych rowków są utworzone przez atomy znajdujące się na końcu aminowym równoległej wiązki 4 helis. Ta wiązka oznacza interfejs dimeru BamHI i uważa się, że momenty dipolowe atomów NH2-końcowych na tej wiązce mogą przyczyniać się do stabilizacji elektrostatycznej .
Miejsca rozpoznania między BamHI a DNA
Enzym BamHI jest w stanie nawiązać dużą liczbę kontaktów z DNA. Wiązania wodorowe za pośrednictwem wody, a także interakcje zarówno w łańcuchu głównym, jak i w łańcuchu bocznym pomagają w wiązaniu sekwencji rozpoznawanej przez BamHI. W głównym rowku większość kontaktów enzym/DNA ma miejsce na końcu aminowym wiązki równoległej 4-helisy, złożonej z a4 i a6 z każdej podjednostki. Chociaż a6 z każdej podjednostki nie wchodzi do głównego rowka DNA, jego poprzedzające pętle oddziałują z zewnętrznymi końcami miejsca rozpoznawania. I odwrotnie, a4 z każdej podjednostki wchodzi do głównego rowka w środku sekwencji rozpoznawania. Łącznie tworzy się 18 wiązań między enzymem a DNA w sekwencji rozpoznawania 6 par zasad (12 wiązań bezpośrednich i 6 wiązań pośredniczonych przez wodę). Arg155 i Asp154 znajdujące się w spiralnym pierścieniu przed a6 są połączone parami zasad G:C na zewnątrz, podczas gdy środkowe pary G:C są połączone z Asp154, Arg122 i Asn116 (wiązanie bezpośrednie). Wiązanie wodorowe między wodą a Asn116 powoduje wiązanie w parach zasad A: T wewnątrz (wiązanie za pośrednictwem wody). Jak omówiono powyżej, podjednostki L i R wiążą się w sposób krzyżowy, przy czym podjednostka R Bam HI styka się z lewym półmiejscem DNA rozpoznawanej sekwencji. Wiązanie każdej Bam HI jest dokładnie takie samo jak jej symetrycznego partnera. Miejsce rozpoznawania Bam HI ma sekwencję palindromiczną , którą można przeciąć na pół dla ułatwienia pokazania wiązań.
Miejsce rozpoznania
G G ATC C CCTA G G
Według stanu na koniec 2010 roku w Protein Data Bank znajdowało się 5 struktur krystalicznych Bam H I
Dwumetalowy mechanizm
BamHI, podobnie jak inne endonukleazy restrykcyjne typu II, często wymaga metali dwuwartościowych jako kofaktorów do katalizowania cięcia DNA. Mechanizm dwóch jonów metali jest jednym z możliwych mechanizmów katalitycznych BamHI, ponieważ struktura krystaliczna BamHI ma zdolność wiązania dwóch jonów metali w miejscu aktywnym, co jest odpowiednie dla przebiegu klasycznego mechanizmu dwóch jonów metali. Mechanizm dwóch jonów metali polega na wykorzystaniu dwóch jonów metali do katalizowania reakcji rozszczepienia enzymu restrykcyjnego. BamHI ma trzy krytyczne reszty miejsca aktywnego, które są ważne dla katalizatora metalicznego. Są one znane jako Asp94, Glu111 i Glu113. Pozostałości te są zwykle kwaśne. W obecności jonu metalu pozostałości są skierowane w stronę jonu metalu. W przypadku braku jonów metali pozostałości są skierowane na zewnątrz. Dwa jony metali (A i B) są oddalone od siebie o 4,1 w miejscu aktywnym i są w jednej linii z tymi resztami. Ogólnie rzecz biorąc, gdy dwa jony metali (A i B) są związane z miejscem aktywnym, pomagają ustabilizować rozkład klastrów ładunków ujemnych zlokalizowanych w miejscu aktywnym, utworzonym przez opuszczenie atomu tlenu podczas stanu przejściowego. Najpierw cząsteczka wody zostanie aktywowana przez jon metalu A w miejscu aktywnym. Ta cząsteczka wody będzie działać jako atakująca cząsteczka atakująca kompleks BamHI-DNA, a tym samym czyniąc kompleks negatywnym. Później inna woda zwiąże się z jonem metalu B i przekaże proton grupie opuszczającej kompleks, stabilizując gromadzenie się ładunku ujemnego na opuszczającym atomie tlenu.
Znana jest funkcja Ca2+ w miejscu aktywnym BamHI. Jest inhibitorem cięcia DNA, przekształcając BamHI w stan przedreaktywny. To ujawniło, że cząsteczka wody jest cząsteczką atakującą. Oddaje proton grupie opuszczającej, która jest związana z Ca2+, tworząc kąty wiązania OPO 90o. Jeśli Glu 113 zostanie zastąpiony lizyną, rozszczepienie zostaje utracone, ponieważ Glu 113 przyjmuje proton z atakującej cząsteczki wody.
Znaczenie biologiczne
Ze względu na swoją zdolność do rozpoznawania określonej sekwencji DNA i cięcia przez nukleazę, BamHI ma różne znaczenie w zrozumieniu endonukleazy restrykcyjnej typu II, klonowaniu DNA i prawdopodobnie leczeniu niektórych chorób wynikających z mutacji DNA za pomocą terapii genetycznej. Na przykład zespoły NARP i MILS to choroby mitochondrialne, które mogą być spowodowane mutacjami w mitochondrialnym DNA. Mitochondria mogą odzyskać swoje funkcje po wycięciu zmutowanej sekwencji przez endonukleazę restrykcyjną.
Dalsza lektura
- Newman M, Strzelecka T, Dorner LF, Schildkraut I, Aggarwal AK (sierpień 1995). „Struktura endonukleazy Bam HI związanej z DNA: częściowe fałdowanie i rozwijanie wiązania DNA”. nauka . 269 (5224): 656–63. Bibcode : 1995Sci...269..656N . doi : 10.1126/science.7624794 . PMID 7624794 .
Linki zewnętrzne
- Deoksyrybonukleaza + BamHI w US National Library of Medicine Medical Subject Headings (MeSH)
- 5 struktur krystalicznych [ martwy link ]