Исследование пространственной структуры биологических макромолекул с помощью синхротронного излучения

Одной из серьёзных и сложных задач современной молекулярной биологии является определение пространственной структуры органической молекулы, когда монокристаллы отсутствуют. Общепринятым в такой ситуации является метод малоуглового рентгеновского рассеяния (МУРР). Он дает только информацию о распределении зарядовой плотности, но не атомов в молекуле. Мы дополнили метод МУРР методами молекулярного моделирования, что позволило восстановить структуру биомолекулы. Предлагаемый подход был тестирован при определении известной структуры ДНК-аптамера RE31, определённой из рентгеноструктурного анализа. Была получена трёхмерная форма общей электронной плотности молекулы, на основе которой восстановлена атомная структура, а также исследовано изменение конформации молекулы при изменении температуры. Эксперименты МУРР проводились на синхротронах в НИЦ “Курчатовский институт” в Москве и ESRF в Гренобле, Франция.

Рис. 3 Схема методики определения 3D-структуры ДНК-аптамера RE31 к белку тромбину (слева), молекулярный докинг “аптамер-мишень” (справа).

1. Felix N. Tomilin, Roman Moryachkov, Irina Shchugoreva, Vladimir N. Zabluda, Georgy Peters, Mikhail Platunov, Vera Spiridonova, Anastasia Melnichuk, Anastasia Atrokhova, Sergey S. Zamay, Sergey G. Ovchinnikov, Galina S. Zamay, Alexey Sokolov, Tatiana N. Zamay, Maxim V. Berezovski, Anna S. Kichkailo, Four Steps for Revealing and Validating 3D Structure of Aptamers in Solution by Small Angle X-ray Scattering and Computer Simulation //Analytical and bioanalytical chemistry. – 2019. – V. 411. – №. 25. – P. 6723. (Impact Factor WoS – 3.286, Q1)