生物钟蛋白CLOCK和BMAL1聚合以及识别DNA的分子动力学研究
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- 英文论文题名：Investigations of the CLOCK and BMAL1 Proteins Binding to DNA:A Molecular Dynamics Simulation Study
- 论文作者：薛托 ; 宋春年 ; 王晴 ; 王艳 ; 陈光巨
- 英文论文作者：Tuo Xue ; Chunnian Song ; Qing Wang ; Yan Wang ; Guangju Chen ; College of Chemistry ; Beijing Normal University
- 年：2016
- 作者机构：北京师范大学化学学院;
- 论文关键词：分子动力学模拟 ; 结合能 ; CLOCK和BMAL1蛋白 ; DNA识别
- 会议召开时间：2016-07-01
- 会议录名称：中国化学会第30届学术年会摘要集-第十九分会：化学中的量子与经典动力学
- 语种：中文
- 分类号：O631.5;O629.7
- 学会代码：ZGHY
- 会议名称：中国化学会第30届学术年会-第十九分会 ; 化学中的量子与经典动力学
- 会议地点：中国辽宁大连
- 主办单位：中国化学会
- 学会名称：中国化学会
- 页数：1
- 文件大小：212k
- 原文格式：D
- 会议级别：全国
摘要
生物钟蛋白CLOCK和BMAL1可以聚合,然后识别并绑定特定的E-box DNA来调节其它生物钟蛋白的转录和翻译过程,因此CLOCK和BMAL1蛋白的聚合以及与DNA的识别在整个昼夜节律调节中起着十分关键的作用。我们由晶体结构出发,构建了一系列的CLOCK和BMAL1蛋白bHLH/bHLH-PAS结构域的同源及异源二聚体,以及它们与DNA结合的同源及异源三聚体,并对以上体系进行了分子动力学模拟研究,结合能计算以及构像分析等来探究以上体系蛋白-蛋白以及蛋白-DNA的相互作用。研究结果表明,CLOCK和BMAL1蛋白的bHLH结构域可以形成稳定的异源二聚体,以及BMAL1蛋白bHLH结构域的同源二聚体;这两个二聚体可以很好的绑定并分别识别DNA碱基的长方形区域以及对角线区域;蛋白与DNA的绑定同时会减弱蛋白与蛋白的相互作用;由于PAS结构域和bHLH结构域由较长且易弯曲的loop区链接,因此PAS结构域不会对蛋白与DNA的作用产生明显影响。该项研究为生物钟蛋白CLOCK和BMAL1的bHLH结构域相互作用及DNA的识别机理提供了有价值的理论基础。
In the present work, we constructed a series of binary and ternary models for the bHLH/bHLH-PAS domains of the CLOCK and BMAL1 proteins, and the DNA molecule, and carried out molecular dynamics simulations, binding free energy calculations and conformational analysis to explore the interaction properties of the CLOCK and BMAL1 proteins with DNA.
In the present work, we constructed a series of binary and ternary models for the bHLH/bHLH-PAS domains of the CLOCK and BMAL1 proteins, and the DNA molecule, and carried out molecular dynamics simulations, binding free energy calculations and conformational analysis to explore the interaction properties of the CLOCK and BMAL1 proteins with DNA.
引文
[1]Harmer SL,Panda S,Kay SA.Molecular bases of circadian rhythms.Annual review of cell and developmental biology.2001,17(1):215
[2]Huang N,Chelliah Y,Shan Y,Taylor CA,Yoo S-H,Partch C,et al.Crystal structure of the heterodimeric CLOCK:BMAL1 transcriptional activator complex.Science.2012,337(6091):189
[3]Wang Z,Wu Y,Li L,Su X-D.Intermolecular recognition revealed by the complex structure of human CLOCK-BMAL1 basic helix-loop-helix domains with E-box DNA.Cell research.2013,23(2):213
[2]Huang N,Chelliah Y,Shan Y,Taylor CA,Yoo S-H,Partch C,et al.Crystal structure of the heterodimeric CLOCK:BMAL1 transcriptional activator complex.Science.2012,337(6091):189
[3]Wang Z,Wu Y,Li L,Su X-D.Intermolecular recognition revealed by the complex structure of human CLOCK-BMAL1 basic helix-loop-helix domains with E-box DNA.Cell research.2013,23(2):213