Direct probing of solvent accessibility and mobility at the binding interface of polymerase (Dpo4)-DNA complex.
Direct probing of solvent accessibility and mobility at the binding interface of polymerase (Dpo4)-DNA complex.
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DOI：
10.1021/jp410051w
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发表时间：
2013-12-19
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Zhong D
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Qin Y;Yang Y;Zhang L;Fowler JD;Qiu W;Wang L;Suo Z;Zhong D
水通过促进结合复合物的焓或熵稳定以及通过介导分子间相互作用和生物功能的波动，在蛋白质- dna识别中起着重要的结构和动力学作用。这些界面水分子在纳米空间中受到结合伙伴的限制，但在许多情况下，它们具有高度的流动性并与外部体溶液交换。在这里，我们报告了我们使用飞秒分辨率的位点特异性色氨酸探针对DNA和进入的核苷酸的聚合酶（Dpo4）的二元和三元配合物中的界面水动力学的研究。通过系统比较apo、二元和三元Dpo4的界面水运动和局部侧链波动，我们观察到DNA结合界面和活性位点是动态溶剂可及的，界面水动力学类似于皮秒时间尺度上的表面水化水波动。我们的分子动力学模拟也显示了充满水分子和非特异性弱相互作用的结合界面。这种流体结合界面有助于聚合酶在DNA上滑动以实现快速易位，而宽敞且可移动的水合活性位点导致了y家族DNA聚合酶的低保真度。
Water plays essential structural and dynamical roles in protein-DNA recognition through contributing to enthalpic or entropic stabilization of binding complex and by mediating intermolecular interactions and fluctuations for biological function. These interfacial water molecules are confined by the binding partners in nanospace but in many cases they are highly mobile and exchange with outside bulk solution. Here, we report our studies of the interfacial water dynamics in the binary and ternary complexes of a polymerase (Dpo4) with DNA and an incoming nucleotide using a site-specific tryptophan probe with femtosecond resolution. By systematic comparison of the interfacial water motions and local sidechain fluctuations in the apo, binary and ternary states of Dpo4, we observed that the DNA binding interface and active site is dynamically solvent accessible and the interfacial water dynamics are similar to the surface hydration water fluctuations on picosecond time scales. Our molecular dynamics simulations also show the binding interface full of water molecules and nonspecific weak interactions. Such a fluid binding interface facilitates the polymerase sliding on DNA for fast translocation while the spacious and mobile hydrated active site contributes to the low fidelity of the lesion-bypass Y-family DNA polymerase.
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DOI：
10.1021/jp9048082
发表时间：
2009-10-08
期刊：
The journal of physical chemistry. B
影响因子：
--
作者：
Grebenkov DS;Goddard YA;Diakova G;Korb JP;Bryant RG
通讯作者：
Bryant RG
影响因子：
15
作者：
Chang, Chih-Wei;He, Ting-Fang;Guo, Lijun;Stevens, Jeffrey A.;Li, Tanping;Wang, Lijuan;Zhong, Dongping
通讯作者：
Zhong, Dongping
影响因子：
2.7
作者：
Gorfe, AA;Caflisch, A;Jelesarov, I
通讯作者：
Jelesarov, I
影响因子：
2.9
作者：
Matsika, S
通讯作者：
Matsika, S
影响因子：
2.9
作者：
Fiala, KA;Suo, Z
通讯作者：
Suo, Z