Molekulare Choreografie: Enthüllung der dynamischen Landschaft der Typ IIA DNA-Topoisomerasen vor dem T-Segment-Passage durch All-Atom-Simulationen

Typ IIA DNA-Topoisomerasen sind molekulare Nanomaschinen, die für die Kontrolle der topologischen Zustände von DNA-Molekülen verantwortlich sind. Hier untersuchen wir die dynamische Landschaft der Hefe-Topoisomerase IIA während wichtiger Phasen ihres katalytischen Zyklus und konzentrieren uns insbesondere auf die Ereignisse vor der Passage des T-Segments. Zu diesem Zweck haben wir sechs Konfigurationen der vollständig katalytischen Hefe-Topo IIA erzeugt, ein T-Segment strategisch in das N-Gate in relevanten Konfigurationen eingefügt und All-Atom-Simulationen durchgeführt. Die wesentliche Bewegung des Topo IIA-Proteindimers wurde durch eine rotationsgyrierende Bewegung zusammen mit einer gleitenden Bewegung innerhalb des DNA-Gates charakterisiert. Beide scheinen inhärente Eigenschaften des Enzyms zu sein und ein eingebautes Merkmal, das die Passage des T-Segments durch das geschnittene G-Segment ermöglicht. Die gekoppelten Dynamiken der Rückstände im N-Gate und im DNA-Gate könnten besonders wichtig für die kontrollierte und reibungslose Passage des T-Segments und folglich die Verhinderung von DNA-Doppelstrangbrüchen sein. Die QTK-Schleifen-Rest Lys367, die mit ATP- und ADP-Molekülen interagiert, ist an der Regulierung der Größe und Stabilität des N-Gates beteiligt. Die enthüllten Merkmale der simuliere Konfigurationen bieten Einblicke in den katalytischen Zyklus der Typ IIA-Topoisomerasen und erläutern die molekulare Choreografie, die ihre Fähigkeit zur Modulation der topologischen Zustände der DNA-Typologie steuert.