Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 54832 10.29039/rusjbpc.2022.0495 МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ MEDICAL BIOPHYSICS AND BIOPHYSICAL CHEMISTRY МЕДИЦИНСКАЯ БИОФИЗИКА И БИОФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ IN SILICO ANALYSIS OF THE FEATURES OF THE SPATIAL ORGANIZATION OF CELLULASE MOLECULES FROM DIFFERENT PRODUCERS In silico анализ особенностей пространственной организации молекул целлюлаз из различных продуцентов Холявка М. Г. Holyavka M. G. holyavka@rambler.ru Ковалева И. Ю. Kovaleva I. Yu. Бруева М. С. Brueva M. S. Богомолов Д. Ю. Bogomolov D. Yu. Панкова С. М. Pankova S. M. Королева В. А. Koroleva V. A. koroleva_victoria@bk.ru Артюхов В. Г. Artyukhov V. G. Воронежский государственный университет Воронеж Россия Voronezh State University Voronezh Russian Federation Севастопольский государственный университет Севастополь Россия Sevastopol State University Sevastopol Russian Federation Воронежский государственный университет Voronezh State University Воронежский государственный университет ru Voronezh State University ru Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко Воронеж Россия N.N. Burdenko Voronezh State Medical University Voronezh Russian Federation Воронежский государственный университет Воронеж Россия Voronezh State University Voronezh Russian Federation Воронежский государственный медицинский университет им. Н.Н. Бурденко Воронеж Россия N.N. Burdenko Voronezh State Medical University Voronezh Russian Federation Воронежский государственный университет Воронеж Россия Voronezh State University Voronezh Russian Federation 25 03 2022 25 03 2022 7 1 137 146 20 03 2022 20 03 2022 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/54832/view

Пространственная структура фермента во многом определяет механизм его функционирования. В частности, изменение количества, структуры и локализации внутренних полостей, туннелей и пор в молекуле энзима могут менять его термостабильность, механизм диффузии субстрата к активному центру, а также особенности взаимодействия с микроокружением. Исследованы состав, локализация и структура внутренних полостей, туннелей и пор в молекулах целлюлаз из Thermotoga maritima, связанных с различными лигандами и имеющих аминокислотные замены. Расчет параметров пор, туннелей и полостей осуществляли в программном обеспечении Mole. Выдвинуто предположение о влиянии данных модификаций на изменение структуры представленных в работе ферментов. Проанализированные в работе данные имеют значительную ценность для понимания процессов конформационных перестроек в молекулах целлюлаз из Thermotoga maritima при их связывании с различными лигандами и при наличии точечных мутаций, что может быть полезным при проектировании на основе данных белков промышленных катализаторов и изучении их физиологической роли внутри организма-продуцента.

The spatial structure of the enzyme largely determines the mechanism of its functioning. In particular, changes in the number, structure, and localization of internal cavities, tunnels, and pores in an enzyme molecule can change its thermal stability, the mechanism of substrate diffusion to the active site, and the features of interaction with the microenvironment. The composition, localization, and structure of internal cavities, tunnels, and pores in Thermotoga maritima cellulases associated with various ligands and having amino acid substitutions have been studied. The parameters of pores, tunnels, and cavities were calculated using the Mole software. An assumption was put forward about the effect of these modifications on the change in the structure of the enzymes presented in the work. The data analyzed in this work are of significant value for understanding the processes of conformational rearrangements in the molecules of cellulases from Thermotoga maritima when they are bound to various ligands and in the presence of point mutations, which can be useful in designing industrial catalysts based on these proteins and studying their physiological role within the producer organism.

 in silico анализ целлюлазы молекулярный комплекс туннели полости поры изменение конформации in silico analysis cellulases molecular complex tunnels cavities pores conformational change Исследование выполнено при финансовой поддержке Российского научного фонда, проект №21-74-20053

Saxena A., Ragauskas A.J. Water transmission barrier properties of biodegradable films based on cellulosic whiskers and xylan. Carbohydrate polymers, 2009, vol. 78, no. 2, pp. 357-360. Saxena A., Ragauskas A.J. Water transmission barrier properties of biodegradable films based on cellulosic whiskers and xylan. Carbohydrate polymers, 2009, vol. 78, no. 2, pp. 357-360. Dashtban M., Schraft H., Syed T.A., Qin W. Fungal biodegradation and enzymatic modification of lignin. International journal of biochemistry and molecular biology, 2010, vol. 1, no. 1, p. 36. Dashtban M., Schraft H., Syed T.A., Qin W. Fungal biodegradation and enzymatic modification of lignin. International journal of biochemistry and molecular biology, 2010, vol. 1, no. 1, p. 36. Богомолов Д.Ю., Сакибаев Ф.А., Холявка М.Г., Артюхов В.Г., Селеменев В.Ф. Изучение in silico структурных особенностей липаз из различных продуцентов. Сорбционные и хроматографические процессы, 2021, т. 21, № 4, c. 555-567. Bogomolov D.Yu., Sakibaev F.A., Holyavka M.G., Artyukhov V.G., Selemenev V.F. In silico study of the structural features of lipases from various producers. Sorbtsionnye i Khromatograficheskie Protsessy, 2021, vol. 21, no. 4, pp. 555-567. (In Russ.) Холявка М.Г., Артюхов В.Г. Иммобилизованные биологические системы: биофизические аспекты и практическое применение (учебное пособие). Воронежский государственный университет. Воронеж: Издательский дом ВГУ, 2017, 261 с. Holyavka M.G., Artyukhov V.G. Immobilized biological systems: biophysical aspects and practical application (textbook). Voronezh State University. Voronezh: VSU Publishing House, 2017, 261 p. (In Russ.)