Biopolym. Cell. 2026; 42(1):23-31.
https://doi.org/10.7124/bc.000B30
Структура та функції біополімерів
Молекулярна динаміка Trp40 форми тирозил-тРНК-синтетази B. taurus замінами Trp87 ТА Trp283 на аланін
1Ложко Д. М., 1Заєць В. Н., 1Корнелюк О. І.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03143

Abstract

Мета. Аналіз конформаційної рухливості мутантної форми Trp40 Bos taurus Tyr-тРНК-синтетази (BtTyrRS), де Trp40 локалізувався поблизу активного центру. Методи. Обчислювальний сайт-спрямований мутагенез залишків Trp87 та 283 за допомогою сервера AlphaFold3. Моделювання in silico 3D-структури та молекулярно-динамічне (МД) моделювання мутантної форми Trp40 BtTyrRS. Результати. Обчислювальне моделювання мутантної форми BtTyrRS з Trp40 не виявило суттєвих змін в активному центрі ферменту. Моделювання 3D структури та динаміки однотриптофанової форми BtTyrRS вказує на компактну структуру мутантного білка та стабільне мікрооточення Trp40 в активному центрі. Висновки. Заміна залишків Trp у положеннях 87 та 283 в амінокислотній послідовності BtTyrRS на залишки аланіну не впливає на структуру активного центру ферменту. Стабільний мутантний однотриптофановий білок BtTyrRS підходить як для флуоресцентних досліджень структурної динаміки синтетази, так і для вивчення каталітичних властивостей цього ферменту.
Keywords: тирозил-тРНК-синтетаза, мутантна форма міні TyrRS, комп'ютерне моделювання, молекулярна динаміка
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Rubio Gomez MA, Ibba M. Aminoacyl-tRNA synthetases. RNA. 2020; 26(8):910-36.
[2] Pang YL, Poruri K, Martinis SA. tRNA synthetase: tRNA aminoacylation and beyond. Wiley Interdiscip Rev RNA. 2014; 5(4):461-80.
[3] Kornelyuk AI. Structural and functional investigation of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase. Biopolym Cell. 1998; 14(4):349-59.
[4] Kornelyuk AI, Tas MP, Dubrovsky A, Murray CJ. Cytokine activity of the non-catalytic EMAP-2-like domain of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase. Biopolym Cell. 1999; 15(2):168-72.
[5] Guo M, Schimmel P. Essential nontranslational functions of tRNA synthetases. Nat Chem Biol. 2013; 9(3):145-53.
[6] Ladokhin AS, Fluorescence spectroscopy in peptide and protein analysis, 2002, In: Meyers RA (ed), John Wiley & Sons Ltd, Chichester, 5762-79.
[7] Turoverov KK, Kuznetsova IM. The intrinsic fluorescence of globular actin: peculiarities in the location of tryptophan residues. Bioorg Chem. 1998; 24(12):893-8.
[8] Kondratyuk Yu, Babaryk M, Kornelyuk O. Optimization of the biosynthesis process of the catalytic module of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase and its study by immunochemical methods. Bulletin of the Taras Shevchenko National University of Kyiv, Biology Series. 2009; 56:33-5.
[9] Zayets VN, Tsuvarev AYu, Kolomiiets LA, Korneliuk AI. Site-directed mutagenesis of tryptophan residues in the structure of the catalytsc module of tyrosyl-tRNA synthetase from Bos taurus. Cytol Genet. 2019; 53(3): 47-57.
[10] Tsuvarev O, Kolomiiets L, Zayets V, Blaszczak I, Kornelyuk A. Isolation and characterization of the mutant N-terminal catalytical module of the B. taurus tyrosyl-tRNA synthetase with the replacement of Trp 87 and Trp 283 by alanine. Visnyk Taras Shevchenko National University of Kyiv, Problems of physiological functions regulation. 2019; 1(26):30-5.
[11] Pettersen EF, Goddard TD, Huang CC, Couch GS, Greenblatt DM, Meng EC, Ferrin TE. UCSF Chimera--a visualization system for exploratory research and analysis. J Comput Chem. 2004; 25(13):1605-12.
[12] Abramson J, Adler J, Dunger J, Evans R, Green T, Pritzel A, Ronneberger O, Willmore L, Ballard AJ, Bambrick J, Bodenstein SW, Evans DA, Hung CC, O'Neill M, Reiman D, Tunyasuvunakool K, Wu Z, Žemgulytė A, Arvaniti E, Beattie C, Bertolli O, Bridgland A, Cherepanov A, Congreve M, Cowen-Rivers AI, Cowie A, Figurnov M, Fuchs FB, Gladman H, Jain R, Khan YA, Low CMR, Perlin K, Potapenko A, Savy P, Singh S, Stecula A, Thillaisundaram A, Tong C, Yakneen S, Zhong ED, Zielinski M, Žídek A, Bapst V, Kohli P, Jaderberg M, Hassabis D, Jumper JM. Accurate structure prediction of biomolecular interactions with AlphaFold 3. Nature. 2024; 630(8016):493-500.
[13] Xu D, Zhang Y. Improving the physical realism and structural accuracy of protein models by a two-step atomic-level energy minimization. Biophys J. 2011; 101(10):2525-34.
[14] Chen VB, Arendall WB 3rd, Headd JJ, Keedy DA, Immormino RM, Kapral GJ, Murray LW, Richardson JS, Richardson DC. MolProbity: all-atom structure validation for macromolecular crystallography. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr. 2010; 66(Pt 1):12-21.
[15] Savytskyi OV, Sliusar IA, Yesylevskyy SO, Stirenko SG, Kornelyuk AI. Integrated tools for molecular dynamics simulation data analysis in the MolDynGrid virtual laboratory. Proceedings of the 6-th IEEE International Conference on Intelligent Data Acquisition and Advanced Computing Systems: Technology and Applications, IDAACS. 2011; 1:209-11.
[16] Levanets OV, Naidenov VG, Woodmaska MI, Odynets KA, Matsuka GH, Kornelyuk AI. PCR amplification, cloning and sequencing of cDNA fragment encoding a nucleotide binding domain of mammalian tyrosyl-tRNA synthetase. Biopolym Cell. 1996; 12(5):66-70.
[17] Yang XL, Skene RJ, McRee DE, Schimmel P. Crystal structure of a human aminoacyl-tRNA synthetase cytokine. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002; 99(24):15369-74.
[18] Kravchuk VO, Savytskyi OV, Odynets KO, Mykuliak VV, Kornelyuk AI. Computational modeling and molecular dynamics simulations of mammalian cytoplasmic tyrosyl-tRNA synthetase and its complexes with substrates. J Biomol Struct Dyn. 2016; 35(13):2772-88.
[19] Chysta SV, Kornelyuk AI. Fluorescence and dynamics of the microenvironment of tryptophan residues of eukaryotic tyrosyl-tRNA synthetase. Phys Alive. 2014; 21(1-2):24-8.
[20] Blaschak IO, Zayets VN, Kolomiets LA, Kornelyuk AI. Intrinsic fluorescence of single-tryptophan form of tyrosyl-tRNAsynthetase catalytic module with the replacements of Trp 87 and Trp 283 by alanine. Biopolym Cell. 2022; 38(5):9-16.