Evaluating the Substrate Selectivity of Alkyladenine DNA Glycosylase: The Synergistic Interplay of Active Site Flexibility and Water Reorganization
Notice bibliographique
Résumé
Human alkyladenine DNA glycosylase (AAG) functions as part of the base excision repair (BER) pathway by cleaving the N-glycosidic bond that connects nucleobases to the sugar-phosphate backbone in DNA. AAG targets a range of structurally diverse purine lesions using nonspecific DNA-protein π-π interactions. Nevertheless, the enzyme discriminates against the natural purines and is inhibited by pyrimidine lesions. This study uses molecular dynamics simulations and seven different neutral or charged substrates, inhibitors, or canonical purines to probe how the bound nucleotide affects the conformation of the AAG active site, and the role of active site residues in dictating substrate selectivity. The neutral substrates form a common DNA-protein hydrogen bond, which results in a consistent active site conformation that maximizes π-π interactions between the aromatic residues and the nucleobase required for catalysis. Nevertheless, subtle differences in DNA-enzyme contacts for different neutral substrates explain observed differential catalytic efficiencies. In contrast, the exocyclic amino groups of the natural purines clash with active site residues, which leads to catalytically incompetent DNA-enzyme complexes due to significant reorganization of active site water. Specifically, water resides between the A nucleobase and the active site aromatic amino acids required for catalysis, while a shift in the position of the general base (E125) repositions (potentially nucleophilic) water away from G. Despite sharing common amino groups, the methyl substituents in cationic purine lesions (3MeA and 7MeG) exhibit repulsion with active site residues, which repositions the damaged bases in the active site in a manner that promotes their excision. Overall, we provide a structural explanation for the diverse yet discriminatory substrate selectivity of AAG and rationalize key kinetic data available for the enzyme. Specifically, our results highlight the complex interplay of many different DNA-protein interactions used by AAG to facilitate BER, as well as the crucial role of the general base and water (nucleophile) positioning. The insights gained from our work will aid the understanding of the function of other enzymes that use flexible active sites to exhibit diverse substrate specificity.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
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score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».