1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Химическая физика
  4. T. 42, № 5, 2023

Химическая физика, 2023, T. 42, № 5, стр. 30-42

Механизмы взаимодействия некоторых биополимеров клетки Escherichia coli с 4-гексилрезорцином

Э. В. Терешкин 1, *, К. Б. Терешкина 1, Н. Г. Лойко 1, 2, А. А. Генералова 1, В. В. Коваленко 1, Ю. Ф. Крупянский 1

1 Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семёнова Российской академии наук
Москва, Россия

2 Федеральный исследовательский центр “Фундаментальные основы биотехнологии” Российской академии наук
Москва, Россия

* E-mail: ramm@mail.ru

Поступила в редакцию 18.10.2022
После доработки 13.11.2022
Принята к публикации 21.11.2022

Аннотация

Методом молекулярного моделирования проводится исследование взаимодействия ауторегуляторного фактора бактерий, химического аналога индукторов анабиоза 4-гексилрезорцина (4ГР), с наружной и внутренней мембранами, белком порином, пептидогликаном, ДНК и стабилизирующим ДНК белком Dps бактерии Escherichia coli. Методами молекулярной динамики в полноатомном приближении исследованы концентрационная зависимость и молекулярные механизмы взаимодействия 4ГР с полимерами клетки. Получены пространственные и энергетические характеристики комплексов 4ГР с различными клеточными компонентами. С помощью анализа главных компонент определены характеристики ДНК и белка Dps, связывающего ДНК, в условиях различного содержания 4ГР. Полученные результаты, согласующиеся с экспериментальными данными, позволяют глубже понять процессы, происходящие при защите бактериальной клетки на уровне оболочки и сохранения ДНК нуклеоидными белками.

Ключевые слова: молекулярная динамика, 4-гексилрезорцин, линейная энергия взаимодействия, комплексы Dps–ДНК, моделирование бислойных мембран, бактерия Escherichia coli.

Список литературы

  1. Бухарин О.В., Гинцбург А.Л., Романова Ю.М., Эль-Регистан Г.И. Механизмы выживания бактерий. М.: Медицина, 2005.

  2. Ткаченко А.Г. Молекулярные механизмы стрессорных ответов у микроорганизмов. Екатеринбург: УрО РАН, 2012.

  3. Nair S., Finkel S.E. // J. Bacteriol. 2004. V. 186. № 13. P. 4192; https://doi.org/10.1128/JB.186.13.4192-4198.2004

  4. De Martino M., Ershov D., van den Berg P.J., Tans S.J., Meyer A.S. // Ibid. 2016. V. 198. № 11. P. 1662; https://doi.org/10.1128/JB.00239-16

  5. Levinson W.E. Review of Medical Microbiology and Immunology. 11th ed. N.Y.: McGraw-Hill Medical, 2010.

  6. Raetz C.R.H., Whitfield C. // Annu. Rev. Biochem. 2002. V. 71. 635e700.

  7. Ultee E., Ramijan K., Dame R.T., Briegel A., Claessen D. // Adv. Microb. Phys. 2019. V. 97. P. 141; https://doi.org/10.1016/bs.ampbs.2019.02.001

  8. Delhaye A., Collet J.F., Laloux G. // Front. Cell. Infect. Microbiol. 2019. V. 9. P. 380; https://doi.org/10.3389/fcimb.2019.00380

  9. Cabeen M.T., Jacobs-Wagner C. // Nat. Rev. Microbiol. 2005. V. 3. № 8. P. 601; https://doi.org/10.1038/nrmicro1205

  10. Rojas E.R., Billings G., Odermatt P.D. et al. // Nature. 2018. V. 559. P. 617; https://doi.org/10.1038/s41586-018-0344-3

  11. Баснакьян И.А. Стресс у бактерий. М.: Медицина, 2003.

  12. Revitt-Mills S.A., Wright E.K., Vereker M. et al. // MicrobiologyOpen. 2022. V. 11. № 5. P. e1316; https://doi.org/10.1002/mbo3.1316

  13. Maier L., Pruteanu M., Kuhn M. et al. // Nature. 2018. V. 555. P. 623; https://doi.org/10.1038/nature25979

  14. McGlynn P., Savery N.J., Dillingham M.S. // Mol. Microbiol. 2012. V. 85. № 12. P. 20; https://doi.org/10.1111/j.1365-2958.2012.08102.x

  15. Pennington J.M., Rosenberg S.M. // Nat. Genet. 2007. V. 39. P. 797; https://doi.org/10.1038/ng2051

  16. Nikolaev Y.A., Tutel’yan A.V., Loiko N.G. et al. // PLOS One. 2020. V. 15. № 9. e0239147; https://doi.org/10.1371/journal.pone.0239147

  17. Терешкин Э.В., Лойко Н.Г., Терешкина К.Б., Крупянский Ю.Ф. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 11. С. 48.

  18. Windels E.M., Van den Bergh B., Michiels J. // PLOS Pathog. 2020. V. 16. № 5. e1008431; https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1008431

  19. Amemiya H.M., Schroeder J., Freddolino P.L. // Transcription. 2021. V. 12. № 4. P. 182; https://doi.org/10.1080/21541264.2021.1973865

  20. Shen B.A., Landick R. // J. Mol. Biol. 2019. V. 431. № 20. P. 4040; https://doi.org/10.1016/j.jmb.2019.05.041

  21. Molan K., Žgur Bertok D. // Intern. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. № 7. P. 4008; https://doi.org/10.3390/ijms23074008

  22. Minsky A., Shimoni E., Frenkiel-Krispin D. // Nat. Rev. Mol. Cell. Biol. 2002. V. 3. № 1. P. 50; https://doi.org/10.1038/nrm700

  23. Loiko N., Danilova Y., Moiseenko A. et al. // PLOS One. 2020. V. 15. № 10. e0231562; https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231562

  24. Крупянский Ю.Ф. // Хим. физика. 2021. Т. 40. № 3. С. 60; https://doi.org/10.31857/S0207401X21030079

  25. Крупянский Ю.Ф., Коваленко В.В., Лойко Н.Г. и др. // Биофизика. 2022. Т. 67. № 4. С. 638; https://doi.org/10.31857/S0006302922040020

  26. Almirón M., Link A.J., Furlong D., Kolter R. // Genes Dev. 1992. V. 612. P. 2646.

  27. Karas V.O., Westerlaken I., Meyer A.S. // J. Bacteriol. 2015. V. 197. № 19. P. 3206.

  28. Calhoun L., Kwon Y. // J. Appl. Microbiol. 2011. V. 110. P. 375; https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2010.04890.x

  29. Battesti A., Majdalani N., Gottesman S. // Annu Rev Microbiol. 2011. V. 65 P. 189; https://doi.org/10.1146/annurev-micro-090110-102946

  30. de la Garza-García J.A., Ouahrani-Bettache S., Lyonnais S. et al. // Front. Microbiol. 2021. V. 12. P. 794535; https://doi.org/10.3389/fmicb.2021.794535

  31. Algu K., Choi V.S.C., Dhami R.S., Duncan D.A.K. // J. Exp. Microbiol. Immunol. 2007. V. 11. P. 60.

  32. Grant R.A., Filman D.J., Finkel S.E. et al. // Nat. Struct. Biol. 1998. № 5. P. 294.

  33. Frenkiel-Krispin D., Minsky A // Ibid. 2006. V. 156. P. 311.

  34. Лойко Н.Г., Сузина Н.Е., Соина В.С. и др. // Микробиология. 2017. Т. 86. № 6. С. 703.

  35. Kovalenko V., Popov A., Santoni G. et al. // Acta Cryst. 2020. V. F76. P. 568.

  36. Синицын Д.О., Лойко Н.Г., Гуларян С.К. и др.// Хим. физика. 2017. Т. 36. № 9. С. 59

  37. Moiseenko A., Loiko N., Tereshkina, K. et al // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2019. V. 517. № 3. P. 463.

  38. Tereshkin E.V., Tereshkina K.B., Krupyanskii Y.F. // JPCS. 2021. V. 2056. № 1. P. 012016.

  39. Tereshkin E., Tereshkina K., Loiko N. et al. // J. Biomol. Struct. Dyn. 2018. V. 37. P. 2600.

  40. Терешкин Э.В., Терешкина К.Б., Коваленко В.В. и др. // Хим. физика. 2019. V. 38. № 40. С. 48.

  41. Tereshkin E.V., Loiko N.G., Tereshkina K.B., Kovalenko V.V., Krupyanskii Y.F. // Rus. J. Phys. Chem. B. 2022. V. 16. № 4. P. 726; https://doi.org/10.1134/S1990793122040285

  42. Терешкина К.Б., Лойко Н.Г., Терешкин Э.В. и др. // Акту. вопр. биологич. физики и химии. 2022. Т. 7. № 2. С. 235.

  43. Lacqua A., Wanner O., Colangelo T., Martinotti M.G., Landini P. // Appl. Environ. Microbiol. 2006. V. 72. P. 956.

  44. Li H., Wang B.C., Xu W.J., Lin X.M., Peng X.X. // J. Proteome Res. 2007. V. 7. P. 4040.

  45. Sueki A., Stein F., Savitski M.M., Selkrig J., Typas A. // mSystems. 2020. V. 5. № 2. P. e00808-19; https://doi.org/10.1128/mSystems.00808-19

  46. Davis M.M., Brock A.M., DeHart T.G. et al. // PLOS Pathog. 2021. V. 17. № 5. e1009546; https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1009546

  47. Howe C., Ho F., Nenninger A., Raleiras P., Stensjö K. // J. Biol. Chem. 2018. V. 293. Issue 43. P. 16635; https://doi.org/10.1074/jbc.RA118.002425

  48. Theoret J.R., Cooper K.K., Zekarias B. et al. // Clin Vaccine Immunol. 2012. V. 19. № 9. P. 1426; https://doi.org/10.1128/CVI.00151-12

  49. Эль-Регистан Г.И., Мулюкин A.JI., Николаев Ю.А. и др. // Микробиология. 2006. Т. 75. № 4. С. 446.

  50. Kozubek A., Tyman J.H. // Chem Rev. 1999. V. 99. № 1. P. 1; https://doi.org/10.1021/cr970464o

  51. Лойко Н.Г., Кряжевских Н.А., Сузина Н.Е. и др. // Микробиология. 2011. Т. 80. № 4. С. 465.

  52. Терешкин Э.В., Терешкина К.Б., Крупянский Ю.Ф. // Акт. вопр. биологич. физики и химии. 2020. Т. 5. № 4. С. 619.

  53. Лойко Н.Г., Мулюкин А.Л., Козлова А.Н. и др. // Прикл. биохим. и микробиол. 2009. Т. 45. № 2. С. 181.

  54. Давыдова О.К., Дерябин Д.Г., Никиян А.И., Эль-Регистан Г.И. // Микробиология. 2005. Т. 74. № 5. С. 616.

  55. Мулюкин А.Л., Сорокин В.В., Лойко Н.Г. и др. // Микробиология. 2002. Т. 71. № 1. С. 37.

  56. Кpупянcкий Ю.Ф., Нокc П.П., Лойко Н.Г. и др. // Биофизика. 2011. Т. 56. № 1. С. 13.

  57. Крупянский Ю.Ф., Абдулнасыров Э.Г., Лойко Н.Г. и др. // Хим. физика. 2012. Т. 31. № 3. С. 60.

  58. Терешкина К.Б., Степанов А.С., Синицын Д.О., Крупянский Ю.Ф. // Хим. физика. 2014. Т. 33. № 7. С. 64; https://doi.org/10.7868/S0207401X14070139

  59. Ильинская О.Н., Колпаков А.И., Зеленихин П.В. и др. // Микробиология. 2002. Т. 71. № 2. С. 194

  60. Давыдова О.К., Дерябин Д.Г., Эль-Регистан Г.И. // Микробиология. 2006. Т. 75. № 5. С. 662.

  61. Давыдова О.К., Дерябин Д.Г., Эль-Регистан Г.И. // Там же. 2006. Т. 75. № 5. С. 654

  62. Gupta D.S. // J. Bacteriology. 1992. V. 174. № 24. P. 7963.

  63. Szatmári D., Sárkány P., Kocsis B. et al. // Sci. Rep. 2020. V. 10. P. 12002

  64. Sohlenkamp C., Geiger O. // FEMS Microbiol. Rev. 2016. V. 40. № 1. P. 133.

  65. Cowan S.W., Garavito R.M., Jansonius J.N. et al. // Structure. 1995. V. 3. № 10. P. 1041.

  66. Labischinski H., Goodell E.W., Goodell A., Hochberg M.L. // J. Bacteriol. 1991. V. 173. № 2. P. 751; https://doi.org/10.1128/jb.173.2.751-756.1991

  67. Gan L., Chen S., Jensen G.J. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2008. V. 105. Issue 48. P. 18953; https://doi.org/10.1073/pnas.0808035105

  68. Hess B., Kutzner C., van der Spoel D., Lindahl E. // J. Chem. Theory Comput. 2008. V. 4. P. 435.

  69. Granovsky A.A. Firefly version 8.2.0; http://classic.chem.msu.su/gran/firefly/index.html

  70. Humphrey W., Dalke A., Schulten K. // J. Mol. Graph. 1996. V. 14. № 1. P. 33.

  71. Amadei A., Linssen A.B., Berendsen H.J. // Proteins. 1993. V. 17. № 4. P. 412; https://doi.org/10.1002/prot.340170408

  72. Aqvist J., Marelius J. // Comb. Chem. High Throughput Screening. 2001. V. 4. P. 613.

  73. Hansson T., Marelius J., Aqvist J. // J. Comput. Aided Mol. Des. 1998. V. 12. P. 27.

  74. Сузина Н.Е., Мулюкин А.Л., Лойко Н.Г. и др. // Микробиология. 2001. Т. 70. № 5. С. 776.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Химическая физика

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал