Pecularities of DNA binding to two-dimensional crystals of bacterial protein Dps from Escherichia coli based on molecular dynamics data

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

In this work, using coarse-grained molecular modeling methods, the interactions of DNA-binding protein from starved cells (Dps) of the bacterium Escherichia coli with DNA sections of various lengths and composition were investigated. The binding features in two-dimensional crystals of the Dps protein were studied. Using free energy search methods – thermodynamic integration and linear interaction energy – the most favorable conditions for the binding of DNA and Dps were determined.

About the authors

E. V. Tereshkin

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: ramm@mail.ru
Russian Federation, Moscow

К. B. Tereshkina

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: ramm@mail.ru
Russian Federation, Moscow

N. G. Loiko

Federal Research Centre “Fundamentals of Biotechnology” of the Russian Academy of Sciences

Email: ramm@mail.ru
Russian Federation, Moscow

V. V. Kovalenko

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: ramm@mail.ru
Russian Federation, Moscow

Y. F. Krupyanskii

Semenov Federal Research Center for Chemical Physics, Russian Academy of Sciences

Email: ramm@mail.ru
Russian Federation, Moscow

References

  1. A.G. Tkachenko. Molecular Mechanisms of Stress Responses in Microorganisms. Yekaterinburg: Ural Branch of RAS (2012). [in Russian].
  2. H.M. Amemiya, J. Schroeder, P.L. Freddolino. Transcription 12, 182 (2021). https://doi.org/10.1080/21541264.2021.1973865
  3. A. Minsky, E. Shimoni, D. Frenkiel-Krispin. Nat Rev Mol Cell Biol. 3, 50 (2002). https://doi.org/10.1038/nrm700
  4. N. Loiko, Y. Danilova, A. Moiseenko et al. PLoS One 15, e0231562 (2020). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0231562
  5. Y.F. Krupyanskii. Russian Journal of Physical Chemistry B. 15, 326 (2021). https://doi.org/10.31857/S0207401X21030079
  6. Y.F. Krupyanskii, V.V. Kovalenko, N.G. Loiko et al. Biophysics 67(4), 638 (2022). https://doi.org/10.31857/S0006302922040020
  7. M. Almirón, A. J. Link, D. Furlong, R. Kolter. Genes Dev. 612, 2646 (1992). https://doi.org/10.1101/gad.6.12b.2646
  8. V.O. Karas, I. Westerlaken, A.S. Meyer. J. Bacteriol. 197, 3206 (2015). https://doi.org/10.1128/jb.00650-15
  9. K. Orban, S.E. Finkel. J. Bacteriol. 204, e00036-22 (2022). https://doi.org/10.1128/jb.00036-22
  10. R.A. Grant, D.J. Filman, S.E. Finkel et al. Nat. Struct. Biol. 5, 294 (1998). https://doi.org/10.1038/nsb0498-294
  11. D. Frenkiel-Krispin and A. Minsky. J. Struct. Biol. 156, 311 (2006). https://doi.org/10.1016/j.jsb.2006.05.014
  12. N.G. Loiko, N.E. Suzina, V.S. Soina et al. Microbiology 86, 714 (2017). https://www.elibrary.ru/item.asp?id=35516020
  13. V. Kovalenko, A. Popov, G. Santoni et al. Acta Cryst. F76, 568 (2020). https://doi.org/10.1107/S2053230X20012571
  14. D.O. Sinitsyn, N.G. Loiko, S.K. Gularyan et al. Russian Journal of Physical Chemistry B. 11, 833 (2017). https://doi.org/10.1134%2FS1990793117050128
  15. A. Moiseenko, N. Loiko, K. Tereshkina et al. Biochemical and Biophysical Research Communications 517, 463 (2019). https://doi.org/10.1016%2Fj.bbrc.2019.07.103
  16. P. Ceci, S. Cellai, E. Falvo et al. Nucleic Acids Res. 32(19), 5935 (2004). https://doi.org/10.1093/nar/gkh915
  17. A. Minsky, S. G. Wolf, D. Frenkiel et al. Nature 400, 83 (1999). https://doi.org/10.1038/21918.
  18. E.V. Tereshkin, K.B. Tereshkina and Y.F. Krupyanskii. JPCS 2056(1), 012016 (2021). http://dx.doi.org/10.1088/1742-6596/2056/1/012016
  19. N.G. Loiko, E.V. Tereshkin, V.V. Kovalenko et al. Microbiology 92(1), S78 (2023). https://doi.org/10.1134/S0026261723603640
  20. E. Tereshkin, K. Tereshkina, N. Loiko et al. J Biomol Struct Dyn. 37, 2600 (2018). http://dx.doi.org/10.1080/07391102.2018.1492458
  21. E.V. Tereshkin, K.B. Tereshkina, V.V. Kovalenko et al. Russian Journal of Physical Chemistry B. 13(5), 769 (2019). http://dx.doi.org/10.1134/S199079311905021X
  22. E. Tereshkin, K. Tereshkina, N. Loiko et al. Russian Journal of Physical Chemistry B. 17, 608 (2023). http://dx.doi.org/10.1134/S1990793123030132
  23. J.J. Uusitalo, H.I. Ing´olfsson, P. Akhshi, et al., Journal of chemical theory and computation 11, 3932 (2015). https://doi.org/10.1021/acs.jctc.5b00286
  24. E.V. Tereshkin, K.B. Tereshkina, Y.F. Krupyanskii. Supercomputing Frontiers and Innovations 9, 33 (2022). https://doi.org/10.14529/jsfi220203
  25. S.S. Antipov, M.N. Tutukina, E.V. Preobrazhenskaya. et al., PLoS One 12, e0182800 (2017). https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182800
  26. B. Hess, C. Kutzner, D. van der Spoel, E. Lindahl. Theory Comput. 4, 435 (2008). https://doi.org/10.1021/ct700301q
  27. K.R. Hadley, C. McCabe. Mol. Simul. 38, 671 (2012). https://doi.org/10.1080/08927022.2012.671942
  28. G. Bussi, D. Donadio, M. Parrinello. J Chem Phys. 126(1), 014101 (2007). https://doi.org/10.1063/1.2408420.
  29. J. Aqvist, J. Marelius. Comb. Chem. High Throughput Screening. 4, 613 (2001). https://doi.org/10.2174/1386207013330661
  30. A. Amadei, A.B. Linssen, H.J. Berendsen. Proteins. 17(4), 412 (1993). https://doi.org/10.1002/prot.340170408
  31. T.A. Azam, A. Ishihama. J Biol Chem. 274(46), 33105 (1999). https://doi.org/10.1074/jbc.274.46.33105.
  32. L. Jen-Jacobson. Biopolymers. 44, 153 (1997). https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-0282(1997) 44:2<153::AID-BIP4>3.0.CO;2-U
  33. A.A. Anashkina. Biophys Rev. 15, 1007 (2023). https://doi.org/10.1007/s12551-023-01137-7
  34. J.L. Miller, P.A. Kollman. Physical Chemistry 100(20), 8587 (1996). https://doi.org/10.1021/jp9605358

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».