RNAポリメラーゼによる触媒における立体構造結合、ブリッジヘリックスダイナミクス、活性部位脱水症

触媒コンフォメーションにおけるThermus Thermophilus（TT）RNAポリメラーゼ（RNAP）の分子動力学シミュレーションは、ホスホジエステル結合合成の完全な活性部位の閉鎖と最適条件をサポートするために、活性部位DNMP-NTP塩基対を実質的に脱水しなければならないことを示しています。Saccharomyces cerevisiae（SC）RNAP IIの相同位置（RPB2 R512）での置換に基づいて設計されたSilico変異ベータR428A RNAPは、シミュレーションのTT RNAPと比較するための参照構造として使用されました。ブリッジアルファヘリックス、拡張フォークループ、アクティブサイト、およびトリガーループトリガーヘリックスの動的セグメントをリンクする長距離コンフォメーションカップリングは、ベータR428A RNAPで明らかであり、悪影響を受けます。さらに、ブリッジヘリックスの曲げは触媒構造で検出され、ブリッジヘリックスダイナミクスがホスホジエステル結合合成と転座を調節する可能性があることを示しています。キートリガーヘリックス残基TTベータ 'H1242と高度に保存された活性部位残基ベータE445およびR557を含むアクティブサイト「ラッチ」アセンブリは、活性部位の水分補給/脱水を調節するのに役立つように見えます。RNAPおよびDNAP誘導の適合と忠実度を理解する上でのこれらの観察結果の潜在的な関連性について説明します。

Molecular dynamics simulation of Thermus thermophilus (Tt) RNA polymerase (RNAP) in a catalytic conformation demonstrates that the active site dNMP-NTP base pair must be substantially dehydrated to support full active site closing and optimum conditions for phosphodiester bond synthesis. In silico mutant beta R428A RNAP, which was designed based on substitutions at the homologous position (Rpb2 R512) of Saccharomyces cerevisiae (Sc) RNAP II, was used as a reference structure to compare to Tt RNAP in simulations. Long range conformational coupling linking a dynamic segment of the bridge alpha-helix, the extended fork loop, the active site, and the trigger loop-trigger helix is apparent and adversely affected in beta R428A RNAP. Furthermore, bridge helix bending is detected in the catalytic structure, indicating that bridge helix dynamics may regulate phosphodiester bond synthesis as well as translocation. An active site "latch" assembly that includes a key trigger helix residue Tt beta' H1242 and highly conserved active site residues beta E445 and R557 appears to help regulate active site hydration/dehydration. The potential relevance of these observations in understanding RNAP and DNAP induced fit and fidelity is discussed.