Изучение молекулярных основ взаимодействия интегразы ВИЧ-1 с ДНК тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.10, кандидат химических наук Смолов, Максим Александрович

• Смолов, Максим Александрович
• кандидат химических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат химических наук Смолов, Максим Александрович

1. СПИСОК ПРИНЯТЫХ СОКРАЩЕНИЙ.

2. ВВЕДЕНИЕ.

3. СТРУКТУРНЫЕ МОТИВЫ ДНК-СВЯЗЫВАЮЩИХ БЕЛКОВ.

3.1. ВВЕДЕНИЕ.

3.2. ДОМЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ДНК-СВЯЗЫВАЮЩИХ БЕЛКОВ.

3.3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ДНК ПРИ УЧАСТИИ а-СПИРАЛЕЙ.

3.3.1. Спираль-поворот-спираль.

3.3.2. Цинковые пальцы.

3.3.3. Лейциновая молния.

3.3.4. Спираль-петля-спираль.

3.3.5. Взаимодействие а-спирали с малой бороздкой ДНК.

3.4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ДНК ПРИ УЧАСТИИ Р-СТРУКТУР.

3.4.1. Лента-спираль-спираль.

3.4.2. Трехтяжевой Р-лист.

3.4.3. ТВР-подобный мотив.

3.4.4. Р-петли 1НР.

3.5. СТРУКТУРНЫЕ МОТИВЫ ДОМЕНОВ ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1.

4. ИЗУЧЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОСНОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1 С ДНК.

4.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ФЕРМЕНТАТИВНЫХ СВОЙСТВ

МАГНИЙ-ЗАВИСИМОЙ ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1.

4.1.1. Характеристика связывания ДНК интегразой ВИЧ-1.

4.1.2. Характеристика каталитических свойств интегразы ВИЧ-1.

4.1.3. Изучение кинетики накопления продукта процессинга.

4.1.4. Кинетика 3'-процессинга в условиях одного оборота.

4.1.5. Определение содержания активной формы интегразы ВИЧ-1.

4.1.6. Многооборотпый режим.

4.1.7. Факторы, способствующие однооборотному режиму функционирования интегразы ВИЧ-1.

4.1.8. Механизм взаимодействия интегразы ВИЧ-1 с ДНК-субстратом.

4.2. ИЗУЧЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ

ПРОЦЕССИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1.

4.2.1. Дизайн и синтез аналогов субстрата и мишени интегразы ВИЧ-1, содержащих 2'-альдегидную группировку.

4.2.2. Влияние 2'-альдегидной модификации на специфичность взаимодействия ДНК с интегразой ВИЧ-1.

4.2.3. Оптимизация условий синтеза конъюгатов.

4.2.4. Зависимость выхода коиъюгата от места расположения. альдегидной группы.

4.2.5. Оптимизация условий обработки трипсином.

ДНК-белковых конъюгатов.

4.2.6. Изучение связывания интегразы ВИЧ-1 с ДНК дуплексами,. содержащими 2'-альдегидную группу.

4.3. ИЗУЧЕНИЕ СУБЪЕДИНИЧНОГО СТРОЕНИЯ ПРОЦЕССИРУЮЩЕГО

КОМПЛЕКСА ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1.

5. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

5.1. РЕАКТИВЫ.

5.2. ФЕРМЕНТЫ.

5.3. ОЛИГОДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОТИДЫ.

5.3.1. Модифицированные олигодезоксирибонуклеотиды.

5.3.2. Состав синтезированных олигонуклеотидов.

5.3.3. Анализ синтезированных олигонуклеотидов.

5.4. БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ.

5.5. МЕТОДЫ.

5.5.1. Электрофорез в полиакриамидном геле в денатурирующих условиях.

5.5.2. ДСН-полиакриламидный гель.

5.5.3. УФ-спектры.

5.5.4. Температурная зависимость УФ-поглощения дуплексов.

5.5.5. 5'-[у-32Р-АТФ]-фосфорилирование.

5.5.6. Выделение [32Р]-фосфорилированных дуплексов.

5.5.7. Изучение связывания интегразы ВИЧ-1 с ДНК-дуплексами.

5.5.7.1. Гель-электрофорез в недепатурирующих условиях.

5.5.7.2. Метод поляризации флуоресценции.

5.5.8. Изучение влияния модификаций и5-субстрата на специфическую активность интегразы ВИЧ-1.

5.5.9. Ацилирование 2'-аминогруппы в дуплексе UB-7N/UA.

5.5.10. Получение конъюгатов интегразы ВИЧ-1 с ДНК.

6. ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение молекулярных основ взаимодействия интегразы ВИЧ-1 с ДНК»

3.2. ДОМЕННАЯ ОРГАНИЗАЦИЯ ДНК-СВЯЗЫВАЮЩИХ БЕЛКОВ.14

3.3. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ДНК ПРИ УЧАСТИИ а-СПИРАЛЕЙ.163.3.1. Спираль-поворот-спираль.173.3.2. Цинковые пальцы.233.3.3. Лейциновая молния.293.3.4. Спираль-петля-спираль.343.3.5. Взаимодействие а-спирали с малой бороздкой ДНК.383.4. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ДНК ПРИ УЧАСТИИ Р-СТРУКТУР.393.4.1. Лента-спираль-спираль.413.4.2. Трехтяжевой Р-лист.453.4.3. ТВР-подобный мотив.483.4.4. Р-петли 1НР.523.5. СТРУКТУРНЫЕ МОТИВЫ ДОМЕНОВ ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1.564. ИЗУЧЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНЫХ ОСНОВ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ.

ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1 С ДНК.614.1. ХАРАКТЕРИСТИКА ФЕРМЕНТАТИВНЫХ СВОЙСТВ.

МАГНИЙ-ЗАВИСИМОЙ ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1.644.1.1. Характеристика связывания ДНК интегразой ВИЧ-1.664.1.2. Характеристика каталитических свойств интегразы ВИЧ-1.704.1.3. Изучение кинетики накопления продукта процессинга.714.1.4. Кинетика 3'-процессинга в условиях одного оборота.734.1.5. Определение содержания активной формы интегразы ВИЧ-1.784.1.6. Многооборотпый режим.794.1.7. Факторы, способствующие однооборотному режиму.функционирования интегразы ВИЧ-1.814.1.8. Механизм взаимодействия интегразы ВИЧ-1 с ДНК-субстратом.844.2. ИЗУЧЕНИЕ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ОРГАНИЗАЦИИ.

ПРОЦЕССИРУЮЩЕГО КОМПЛЕКСА ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1.874.2.1. Дизайн и синтез аналогов субстрата и мишени.интегразы ВИЧ-1, содержащих 2'-альдегидную группировку.894.2.2. Влияние 2'-альдегидной модификации на специфичность.взаимодействия ДНК с интегразой ВИЧ-1.914.2.3. Оптимизация условий синтеза конъюгатов.974.2.4. Зависимость выхода коиъюгата от места расположения.альдегидной группы.1014.2.5. Оптимизация условий обработки трипсином.

ДНК-белковых конъюгатов.1024.2.6. Изучение связывания интегразы ВИЧ-1 с ДНК дуплексами,.содержащими 2'-альдегидную группу.1034.3. ИЗУЧЕНИЕ СУБЪЕДИНИЧНОГО СТРОЕНИЯ ПРОЦЕССИРУЮЩЕГОКОМПЛЕКСА ИНТЕГРАЗЫ ВИЧ-1.1065. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.1105.1. РЕАКТИВЫ.1105.2. ФЕРМЕНТЫ.1105.3. ОЛИГОДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОТИДЫ.1105.3.1. Модифицированные олигодезоксирибонуклеотиды.1115.3.2. Состав синтезированных олигонуклеотидов.1125.3.3. Анализ синтезированных олигонуклеотидов.1125.4. БУФЕРНЫЕ РАСТВОРЫ.1125.5. МЕТОДЫ.1135.5.1. Электрофорез в полиакриамидном геле в денатурирующих условиях. 1135.5.2. ДСН-полиакриламидный гель.1135.5.3. УФ-спектры.1145.5.4. Температурная зависимость УФ-поглощения дуплексов.1145.5.5. 5'-[у-32Р-АТФ]-фосфорилирование.1145.5.6. Выделение [32Р]-фосфорилированных дуплексов.1155.5.7. Изучение связывания интегразы ВИЧ-1 с ДНК-дуплексами.1155.5.7.1. Гель-электрофорез в недепатурирующих условиях.1155.5.7.2. Метод поляризации флуоресценции.1165.5.8. Изучение влияния модификаций и5-субстрата.на специфическую активность интегразы ВИЧ-1.1165.5.9. Ацилирование 2'-аминогруппы в дуплексе UB-7N/UA.1175.5.10. Получение конъюгатов интегразы ВИЧ-1 с ДНК.1186. ВЫВОДЫ.1207. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.122

Заключение диссертации по теме «Биоорганическая химия», Смолов, Максим Александрович

6. выводы

1. Впервые изучена ферментативная активность препарата М§2+-зависимой ИН и получены количественные характеристики: эффективные константы Михаэлиса и скорости реакции. Установлено, что ИН функционирует в принципиально однооборотном режиме, что хорошо согласуется с ее биологической функцией.

2. Показано, что 1У^2+-зависимая ИН обладает одинаковым сродством к различным последовательностям ДНК-дуплексов, оценено время формирования комплексов ДНК с ИН, их временная устойчивость и рассчитаны константы диссоциации для комплексов ИН с ДНК-субстратом и мишенью.

3. При помощи метода ковалеитного соединения ДНК с ИН показано, что связывание субстрата и мишени происходит в одинаковых участках ИН. На основании этих результатов и данных по каталитической активности ИН выдвинута гипотеза о формировании первичного неспецифического комплекса ИН с ДНК, который в случае ДНК-субстрата подвергается структурной реорганизации, приводящей к реакции З'-процессинга.

4. С использованием аналога субстрата, содержащего альдегидные группы в обеих цепях ДНК, продемонстрировано, что для осуществления З'-процессинга с ДНК с необходимостью должна связаться димерная форма белка.

БЛАГОДАРНОСТИ

Автор диссертационной работы выражает благодарность всем сотрудникам лаборатории химии нуклеиновых кислот МГУ им. М.В. Ломоносова за помощь, оказанную при ее выполнении, и ценные указания при обсуждении ее итогов. Отдельно хочется поблагодарить сотрудников Ю.Ю. Агапкину, Т.А. Приказчикову, С.П. Королева, В.Н. Ташлицкого, Е.М. Зубина и Т.С. Зацепина, без чьей весомой поддержки было бы затруднительно осуществить многие начинания.

Необходимо также выразить особую благодарность моему научному руководителю Марине Борисовне Готтих и сотруднику "Ecole Normale Supérieure de Cachan" (Франция) Эрику Депре.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Смолов, Максим Александрович, 2006 год

1. Autran B., Carcelain G., Li T.S., Blanc C., Mathez D., Tubiana R., Katlama C., Debre. P., Leibowitch J. (1997) Positive effects of combined antiretroviral therapy on CD4+ T cell homeostasis and function in advanced HIV disease. Science, 277, 112-116.

2. Richman D.D. (2001) HIV chemotherapy, Nature, 410, 995-1001.

3. Cara A., Guarnaccia F., Reitz M.S. Jr., Gallo R.C., Lori F. (1995) Self-limiting, cell type-dependent replication of an integrase-defective human immunodeficiency virus type 1 in human primary macrophages but not T lymphocytes. Virology, 208, 242-248.

4. Pedersen F.S., Duch M. (2001) Retroviral Replication. Encyclopedia of life sciences. Nature Publishing Group / www.els.net.

5. Luscombe N.M., Austin S.E., Berman H.M., Thornton J.M. (2001) An overview of the structures of protein-DNA complexes. Genome Biol., 1, 1-37.

6. Luscombe N.M., Laskowski R.A., Thornton J.M. (2001) Aminoacid-base interactions: a three-dimensional analysis of protein-DNA interactions at an atomic level. Nucleic Acids Res., 29, 2860-2874.

7. Luscombe N.M., Thornton J.M. (2002) Protein-DNA interactions: amino acid conservationand the effects of mutations on binding specificity. J. Mol. Biol., 320, 991-1009.

8. Church G.M., Sussman J.L., Kim S.H. (1977) Secondary structural complementarity between DNA and proteins. Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 74, 1458-1462.

9. Smith T.L. (1998) Secret code. Nat. Struct. Biol., 5, 100.

10. Sarai A., Kono H. (2005) Protein-DNA recognition pattern and predictions. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct., 34, 379-398.

11. Koudelka G.B., Carlson P. (1992) DNA twisting and the effects of non-contacted bases on affinity of 434 operator for 434 repressor. Nature, 355, 89-91.

12. Lamoureux J.S., Maynes J.T., Glover J.N. (2004) Recognition of 5'-YpG-3' sequences by coupled stacking^ydrogen bonding interactions with amino acid residues. J. Mol. Biol., 335, 399-408.

13. Seeman N.D., Rosenberg J.M., Rich A. (1976) Sequence-specific recognition of double helical nucleic acids by proteins. Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 73, 804-808.

14. Mandel-Gutfreund Y., Schueler O., Margalit H. (1995) Comprehensive analysis of hydrogen bonds in regulatory protein DNA-complexes: in search of common principles. J. Mol. Biol., 253, 370-382.

15. Reddy C.K., Das A., Jayaram B. (2001) Do water molecules mediate protein-DNA recognition? J. Mol. Biol., 314, 619-632.

16. Ponting C.P., Russell R.R. (2002) The natural history of protein domains. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct., 31, 45-71.

17. Artymiuk P.J., Poirette A.R., Rice D.W., Willet P. (1997) A polymerase palm domain in adenylyl cyclase. Nature, 388, 33-34.

18. Финкельштейн А.В., Птицыы О.Б. (2002) Физика белка. М., Книжный дом "Университет", 187.

19. Garvie C.W., Wolberger С. (2001) Recognition of specific DNA sequences. Mol. Cell, 8, 937-946.

20. Pabo C.O., Nekludova L. (2000) Geometric analysis and comparison of protein-DNA interfaces: why is there no simple code for recognition? J. Mol. Biol., 301, 597-624.

21. Schumacher M.A., Choi K.Y., Zalkin H., Brennan R.G. (1994) Crystal structure of LacI member, PurR, bound to DNA: minor groove binding by a helices. Science, 266, 763-770.

22. Suzuki M., Yagi N. (1996) An in-the-groove view of DNA structures in complexes with proteins, J. Mol. Biol., 255, 677-687.

23. Suzuki M., Brenner S.E. (1995) Classification of multi-helical DNA-binding domains and application to predict the DBD structures of a factor, LysR, OmpR/PhoB, CENP-B, Rap 1, and XylS/Ada/AraC, FEBS Lett., 372, 215-221.

24. Nelson H.C.M. (1995) Structure and function of DNA-binding proteins. Curr. Opin. Gen. Dev., 5, 180-189.

25. DeLano W.L. The PyMOL molecular graphics system (2002) on World Wide Web http://www.pymol.org

26. Murzin A.G., Brenner S.E., Hubbard T., Chothia C. (1995) SCOP: a structural classification of proteins database for the investigation of sequences and structures. J. Mol. Biol., 247, 536-540.

27. Branden C., Tooze J. (1999) Introduction to protein structure. NY, London, Garland Publ. Inc., second ed., 129.

28. Ramos J.L., Martinez-Bueno M., Molina-Henares A.J., Teran W., Watanabe K., Zhang X., Gallegos M.T., Brennan R., Tobes R. (2005) The TetR family of transcriptional repressors. Microbiol. Mol. Biol. Rev., 69, 326-356.

29. Albright R.A., Matthews B.W. (1998) Crystal structure of lambda-CRO bound to a consensus operator at 3.0 A resolution. J. Mol. Biol., 280, 137-151.

30. Kissinger C.R., Liu B., Martin-Blanco E„ Romberg T.B., Pabo C.O., (1990) Crystal structure of an engrailed homeodomain/DNA complex at 2.8 angstroms resolution: a framework for understanding homeodomain/DNA interactions, Cell, 63, 579-590.

31. Orth P., Schnappinger D., Hillen W., Saenger W., Hinrichs W. (2000) Structural basis of gene regulation by the tetracycline inducible Tet repressor-operator system. Nat. Struct. Biol. 7,215-219.

32. Parkinson G., Wilson C., Gunasekera A., Ebright Y.W., Ebright R.E., Berman H.M. (1996) Structure of the CAP-DNA complex at 2.5 angstroms resolution: a complete picture of the protein-DNA interface. J. Mol. Biol., 260, 395-408.

33. Kodandapani R., Pio F., Ni C.Z., Piccialli G., Klemsz M., McKercher S., Maki R.A., Ely K.R. (1996) A new pattern for helix-turn-helix recognition revealed by the PU.l ETS-domain-DNA complex., Nature, 380, 456-460.

34. Affolter M., Percival-Smith A., Muller M., Leupin W., Gehring W.J. (1990) DNA binding properties of the purified Antennapedia homeodomain. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87, 4093-4097.

35. Pabo C.O., Sauer R.T. (1992) Transcription factors: structural families and principles of DNA recognition. Annu. Rew. Biochem., 61, 1053-1095.

36. Miller J., McLachlan A.D., Klug A. (1985) Repetitive zinc-binding domains in the protein transcription factor III A from Xenopus oocytes. EMBO J., 4, 1609-1614.

37. Pavletich N.P., Pabo C.O. (1991) Zinc finger-DNA recognition: crystal structure of a Zif268-DNA complex at 2.1 A. Science, 252, 809-817.

38. Wolfe S.A., Nekludova L., Pabo C.O. (2000) DNA recognition by Cys2His2 zinc finger proteins. Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct., 3, 183-212.

39. Corbi N., Libri V., Fanciulli M., Passananti C. (1998) Binding properties of the artificial zinc fingers coding gene Sintl. Biochem. Biophys. Res. Commun., 253, 686-692.

40. Corbi N., Perez M., Maione R., Passananti C. (1997) Synthesis of a new zinc finger peptide; comparison of its "code" deduced and "CASTing" derived binding sites. FEBS Lett., 417, 71-74.

41. Laity J.H., Lee B.M., Wright P.E. (2001) Zinc finger proteins: new insights into structural and functional diversity. Curr. Opin. St. Biol., 11, 39-46.

42. Laity J.H., Dyson H.J., Wright P.E. (2000) DNA-induced alpha-helix capping in conserved linker sequences is a determinant of binding affinity in Cys(2)-His(2) zinc fingers. J. Mol. Biol., 295, 719-727.

43. Laity J.H., Dyson H.J., Wright P.E. (2000) Molecular basis for modulation of biological function by alternate splicing of the Wilms tumor suppressor protein. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 97, 11932-11935.

44. Bowers P.M., Schaufler L.E., Klevit R.E. (1999) A folding transition and novel zinc finger accessory domain in the transcription factor ADR1. Nat. Struct. Biol., 6, 478-485.

45. Omichinski J.G., Pedone P.V., Felsenfeld G., Gronenborn A.M., Clore G.M. (1997) The solution structure of a specific GAGA factor-DNA complex reveals a modular binding mode. Nat. Struct. Biol., 4, 122-132.

46. Pavletich N.P., Pabo C.O. (1993) Crystal structure of a five-finger GLI-DNA complex: new perspectives on zinc fingers. Science, 261, 1701-1707.

47. Elrod-Erickson M., Benson T.E., Pabo C.O. (1998) High-resolution structures of variant Zif268-DNA complexes: implications for understanding zinc fmger-DNA recognition. Structure, 6, 451-464.

48. Albagli O., Dhordain P., Devveindt C., Lecocq G„ Leprince D. (1995) The BTB/POZ domain: a new protein-protein interaction motif common to DNA- and actin-binding proteins. Cell. Growth Differ., 6, 1193-1198.

49. Urrutia R. (2003) KRAB-containing zinc-finger repressor proteins. Genome Biol., 4, article 231.

50. Bardwell V.J., Treisman R. (1994) The POZ domain: a conserved protein-protein interaction motif. Genes Dev., 8, 1664-1677.

51. O'Shea E.K., Klemm J.D., Kim P.S., Alber T. (1991) X-ray structure of the GCN4 leucine . zipper, a two-stranded, parallel coiled coil. Science, 254, 539-544.

52. Landschulz W. H., Johnson P. F., McKnight S. L. (1988) The leucine zipper: a hypothetical structure common to a new class of DNA binding proteins. Science, 240, 1759-1764.

53. Harbury P.B., Zhang T., Kim P.S., Alber T. (1993) A switch between two-, three-, and four-stranded coiled coils in GCN4 leucine zipper mutants. Science, 262, 1401-1407.

54. Lumb K.J., Kim P.S. (1995) A buried polar interaction imparts structural uniqueness in a designed heterodimeric coiled coil. Biochemistry, 34, 8642-8648.

55. Weiss M.A., Ellenberger T., Wobbe C.R., Lee J.P., Harrison S.C., Struhl K. (1990) Folding transition in the DNA-binding domain of GCN4 on specific binding to DNA. Nature, 347, 575-578.

56. Ellenberger T.E., Brandl C.J., Struhl K., Harrison S.C. (1992) The GCN4 basic region leucine zipper binds DNA as a dimer of uninterrupted alpha helices: crystal structure of the protein-DNA complex. Cell, 71, 1223-1237.

57. Angel P., Karin M. (1991) The role of Jun, Fos and the AP-1 complex in cell-proliferation and transformation. Biochim. Biophys. Acta., 1072, 129-157.

58. Glover M.J.N., Harrison S.C. (1995) Crystal structure of the heterodimeric bZIP transcription factor c-Fos-c-Jun bound to DNA, Nature, 373, 257-261.

59. Talanian R.V., McKnight C.J., Kim P.S. (1990) Sequence-specific DNA binding by a short peptide dimer. Science, 249, 769-71.

60. Voronova A., Baltimore D. (1990) Mutations that disrupt DNA binding and dimer formation in the E47 helix-loop-helix protein map to distinct domains. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 87, 4722-4726.

61. Ma P.C.M., Rould M.A., Weintraub H., Pabo C.O., (1994) Crystal structure of MyoD bHLH domain-DNA complex: perspectives on DNA recognition and implications for transcriptional activation. Cell, 77, 451-459.

62. Konig P., Richmond T. (1993). The X-ray structure of the GCN4-bZip bound to ATF/CREB site DNA shows the complex depends on DNA flexibility. J. Mol. Biol., 233, 139-154.

63. Ferre-D'Amare A.R., Prendergast G.C., Ziff E.B., Burley S.K. (1993). Recognition by Max of its cognate DNA through a dimeric b/HLH/Z domain. Nature, 363, 38-45.

64. Ferre-D'Amare A.R., Pognonec P., Roeder R.G., Burley S.K. (1994) Structure and function of the b/HLH/Z domain ofUSF. EMBO J., 13, 180-189.

65. Ptashne M. (1988) How eukaryotic transcriptional activators work. Nature, 335, 683-689.

66. Chothia C., Janin J. (1981) Relative orientation of close-packed ß-pleated sheets in proteins. Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 78, 4146-4150.

67. Ph'illips S.E.V. (1994) The ß-ribbon DNA recognition motif. Annu. Rev. Biophys. Biomo. Struct., 23, 671-701.

68. Tateno M., Yamasaki K., Amano N., Kakinuma J., Koike H., Allen M.D., Suzuki M. (1997) DNA recognition by ß-sheets. Biopolymers, 44, 335-359.

69. Somers W.S., Phillips S.E. (1992). Crystal structure of the met repressor-operator complex at 2.8 Ä resolution reveals DNA recognition by ß-strands. Nature, 359, 387-393.

70. Raumann B.E., Rould M.A., Pabo C.O., Sauer R.T, (1994) DNA recognition by ß-sheets in the Arc repressor-operator crystal structure. Nature, 367, 754-757.

71. Burgering M.J., Boelens R., Gilbert D.E., Breg J.N., Knight K.L., Sauer R.T., Kaptein R. (1994) Solution structure of dimeric Mnt repressor (1-76). Biochemistry, 33, 1503615045.

72. Suzuki M. (1995) DNA recognition by a beta-sheet. Protein Eng., 8, 1-4.

73. Gomis-Ruth F.X., Sola M., Acebo P., Parraga A., Guasch A., Eritja R., Gonzalez A., Espinosa M., del Solar G., Coll M. (1998) The structure of plasmid-encoded transcriptional repressor CopG unliganded and bound to its operator. EMBO J., 17, 74047415.

74. Phillips S.E.V., Manfield I., Parsons I., Davidson B.E., Rafferty J.B., Somers W.S., Margarita D., Cohen G.N., Saint-Girons I., Stockley P.G. (1989) Cooperative tandem binding of Met repressor of Escherichia coli. Nature, 341, 711-715.

75. Flick K.E., Jurica M.S., Monnat R.J.Jr., Stoddard B.L. (1998) DNA binding and cleavage by the nuclear intron-encoded homing endonuclease I-Ppo I. Nature, 394, 96-101.

76. Allen M.D., Yamasaki K., Ohme-Takagi M., Tateno M., Suzuki M. (1998). A novel mode of DNA recognition by a ß -sheet revealed by the solution structure of the GCC-box binding domain in complex with DNA. EMBO J., 17, 5484-5496.

77. Wojciak J.M., Connolly K.M., Clubb R.T. (1999) NMR structure of the Tn916 integrase-DNA complex. Nature Struct. Biol., 6, 366-373.

78. Wojciak J.M., Sarkar D., Landy A., Clubb R.T. (2002) Arm-site binding by X-integrase: solution structure and functional characterization of its amino-terminal domain. Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 99, 3434-3439.

79. Connolly K.M., Ilangovan U., Wojciak J.M., Iwahara M., Clubb R.T. (2000) Major groove recognition by three-stranded ß -sheets: affinity determinants and conserved structural features. J. Mol.BioI., 300, 841-856.

80. Brown B.M., Milla M.E., Smith T.L., Sauer R.T. (1994) Scanning mutagenesis of the Arc repressor as a functional probe of operator recognition. Nature. Struct. Biol., 1, 164-168.

81. Cohen S.X., Moulin M., Hashemolhosseini S., Kilian K., Wegner M., Muller C.W. (2003) Structure of the GCM domain-DNA complex: a DNA-binding domain with a novel fold and mode of target site recognition. EMBO J., 22, 1835-1845.

82. Kim J.L., Nikolov D.B., Burley S.K. (1993) Crystal structure of TBP recognizing the minor groove of TATA element. Nature, 365, 520-527.

83. Kim Y., Geiger J.H., Hahn S„ Sigler P.B. (1993) Crystal structure of a yeast TBP/TATA-box complex. Nature, 365, 512-520.

84. Burley S.K., Roeder R.G. (1996) Biochemistry and structural biology of transcription factor IID. Annu. Rev. Biochem., 65, 769-799.

85. Vis H., Mariani M., Vorgias C.E., Wilson K.S., Kaptein R„ Boelens R. (1995) Solution structure of the HU protein from Bacillus stearothermophilus. J. Mol. Biol., 254, 692-703.

86. Rice P.A., Yang S., Mizuuchi K., Nash H.A. (1996) Crystal structure of an IHF-DNA complex: a protein-induced DNA U-turn. Cell, 87, 1295-1306.

87. Swinger K.K., Rice P.A. (2004) IHF and HU: flexible architects of bent DNA. Curr. Opin. Struct. Biol., 14, 28-35.

88. Hales L.M., Gumport R.I., Gardner J.F. (1996) Examining the contribution of a dARdT element to the conformation of Escherichia coli integration host factor-DNA complexes. Nucleic Acids Res., 24, 1780-1786.

89. Lynch T.W., Read E.K., Mattis A.N., Gardner J.F., Rice P.A. (2003) Integration host factor: putting a twist on protein-DNA recognition. J. Mol. Biol., 330, 493-502.

90. Cramer P., Larson C.J., Verdine G.L., Muller C.W. (1997) Structure of the human NF-kB p52 homodimer-DNA complex at 2.1 A resolution. EMBO J., 16, 7078-7090.

91. Kern S.E., Kinzler K.W., Bruskin A., Jarosz D., Friedman P., Prives C., Vogelstein B. (1991) Identification of p53 as a sequence-specific DNA-binding protein. Science, 252, 1708-1711.

92. Khan E., Mack J. P. G., Katz R. A., Kulkosky J., Skalka A. M. (1991) Retroviral integrase domains: DNA binding and the recognition of LTR sequences. Nucleic Acids Res., 19, 851-860.

93. Cai M., Zheng R., Caffrey M., Craigie R., Clore G.M., Gronenborn A.M. (1997) Solution structure of the N-terminal zinc binding domain of HIV-1 integrase. Nat. Struct. Biol., 4, 567-577.

94. Vink C., Oude Groeneger A.M., Plasterk R.H. (1993) Identification of the catalytic and DNA-binding region of the human immunodeficiency virus type I integrase protein. Nucl. Acids Res., 21, 1419-1425.

95. Zheng R., Jenkins T.M., Craigie R. (1996) Zinc folds the N-terminal domain of HIV-1 integrase, promotes multimerization, and enhances catalytic activity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA., 93, 13659-13664.

96. Lee S.P, Xiao J., Knutson J.R., Lewis M.S., Han M.K. (1997) Zn2+ promotes the self-association of human immunodeficiency virus type-1 integrase in vitro. Biochemistry, 36, 173-180.

97. Dyda F., Hickman B„ Jenkins T.M., Engelman A., Craigie R., Davies D.R. (1994) Crystal structure of the catalytic domain of H1V-1 integrase: similarity to other polynucleotidyl transferases. Science, 266, 1981-1986.

98. Goldgur Y., Dyda F., Hickman A.B., Jenkins T.M., Craigie R., Davies D.R. (1998) Three new structures of the core domain of HIV-1 integrase: an active site that binds magnesium. Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 95, 9150-9154.

99. Esposito D., Craigie R. (1998) Sequence specificity of viral end DNA binding by HIV-1 integrase reveals critical regions for protein-DNA interaction. EMBO J., 17, 5832-5843.

100. Beese L.S., Steitz T.A. (1991) Structural basis for the 3'-5' exonuclease activity of Escherichia coli DNA polymerase I: a two metal ion mechanism. EMBO J, 10, 25-33.

101. Puras Lutzke R.A., Vink C., Plasterk R. (1994) Characterization of the minimal DNA-binding domain of the HIV integrase protein. Nuc. Acids Res., 22, 4125-4131.

102. Greenwald J., Le V., Butler S.L., Bushman F.D., Choe S. (1999) The mobility of an HIV-1 integrase active site loop is correlated with catalytic activity. Biochemistry, 38, 8892-8898.

103. Robinson H., Gao Y.G., McCrary B.S., Edmondson S.P., Shriver J.W., Wang A.H. (1998) The hyperthermophile chromosomal protein Sac7d sharply kinks DNA. Nature, 392, 202-205.

104. Gao Y.G., Su S.Y., Robinson H., Padmanabhan S., Lim L., McCrary B.S., Edmondson S.P., Shriver J.W., Wang A.H. (1998) The crystal structure of the hyperthermophile chromosomal protein Sso7d bound to DNA. Nat. Struct. Biol., 5, 782-786.

105. Bushman F.D., Engelman A., Pelmer I,, Wingfield P.T., Craigie R. (1993) Domains of integrase protein of human immunodeficiency virus type-1 responsible for polynucleotidyl transfer and zink binding. Proc. Natl. Acad. Sei. USA, 90, 3428-3432.

106. Lodi P.J., Ernst J.A., Kuszewski J., Hickman A.B., Engelman A., Craigie R., Clore G.M., Gronenborn A.M. (1995) Solution structure of the DNA binding domain of HIV-1 integrase. Biochemistry, 34, 9826-9833.

107. Heuer T.S., Brown P.O. (1998) Photo-cross-linking studies suggest a model for the architecture of an active human immunodeficiency virus type 1 integrase-DNA complex, Biochemistry, 37, 6667-6678.

108. Gao K., Butler S.L., Bushman F. (2001) Human immunodeficiency virus type 1 integrasc: arrangement of protein domains in active cDNA complexes, EMBO J., 20, 3565-3576.

109. Wang J.-Y., Ling H., Yang W., Graigie R. (2001) Structure of a two-domain fragment of HIV-1 integrase: implications for domain organization in the intact protein. EMBO J., 20, 7333-7343.

110. Podtelezhnikov A.A., Gao K., Bushman F.D., McCammon, J.A. (2003) Modeling HIV-1 integrase complexes based on their hydrodynamic properties. Biopolymers, 68, 110-120.

111. Karki R.G., Tang Y„ Burke T.R.J., Nicklaus M.C. (2004) Model of full-length HIV-1 integrase complexed with viral DNA as template for anti-HIV drug design. J. Comput. Aided Mol. Des., 18, 739-760.

112. Wielens J., Crosby I.T., Chalm D.K. (2005) A three-dimensional model of the human immunodeficiency virus type 1 integration complex. J. Comput. Aided Mol Des., 19, 301317.

113. Chen A., Weber I.T., Harrison R., Leis J. (2006) Identification of amino acids in HIV-1 and avian sarcoma virus integrase subsites required for specific recognition of the long terminal repeat ends. J. Biol.Chem., 281, 4173-4182.

114. De Luca L., Vistoli G., Pedretti A., Barreca M.L., Chimirri A. (2005) Molecular dynamics studies of the full-length integrase-DNA complex. Biochem. Biophys. Res. Coinmun., 336, 1010-1016.

115. Wang L.-D., Liu C.-L., Chen W.-Z., Wang C.-X. (2005) Constructing HIV-1 integrase tetramer and exploring influences of metal ions on forming integrase-DNA complex. Biochem. Biophys. Res. Commun., 337, 313-319.

116. Davies D.R., Goryshin I.Y., Reznikoff W.S., Rayment I. (2000) Three-dimensional structure of the Tn5 synaptic complex transposition intermediate. Science, 289, 77-85.

117. Lovell S., Goryshin I.Y., Reznikoff W.R., Rayment I. (2002) Two-metal active site binding of a Tn5 transposase synaptic complex. Nat. Struct. Biol., 9, 278-281.

118. Yuan J.F., Beniac D.R., Chaconas G., Ottensmeyer F.P. (2005) 3D reconstruction of the Mu transposase and the type 1 transpososome: a structural framework for Mu DNA transposition. Genes Dev., 19, 840-852.

119. Katzman M., Sudol M. (1996) Influence of subterminal viral DNA nucleotides on differential susceptibility to cleavage by human immunodeficiency virus type 1 and visna virus integrases. J. Virol., 70, 9069-9073.

120. Mazumder A., Pommier Y. (1995) Processing of deoxyuridine mismatches and abasic sites by human immunodeficiency virus type-1 integrase. Nucl. Acids. Res., 23, 28652871.

121. Wang T., Balakrishnan M., Jonsson C.B. (1999) Major and minor groove contacts in retroviral integrase LTR interactions. Biochemistry, 38, 3624-3632.

122. Scottoline B.P., Chow S., Ellison V., Brown P.O. (1997) Disruption of the terminal base pairs of retroviral DNA during integration. Genes Dev., 11, 371-382.

123. Sherman P.A., Dickson M.L., Fyfe J.A. (1992) Human immunodeficiency virus type 1 integrase protein: DNA sequence requirements for cleaving and joining reaction. J. Virol., 66,3593-3601.

124. LaFemina R.L., Callahan P.L., Cordingley M.G. (1991) Substrate specifity of recombinant human immunodeficiency virus integrase protein. J. Virol., 65, 5624-5630.

125. Vink C., van Gent D.C., Elgersma Y., Plasterk R.H. (1991) Human immunodeficiency virus integrase protein requires a subterminal position of its viral DNA recognition sequence for efficient cleavage. J. Virol., 65, 4636-4644.

126. Engelman A., Craigie R. (1995) Efficient magnesium-dependent human immunodeficiency virus type 1 integrase activity. J. Virol., 69, 5908-5911.

127. Sherman P.A., Fyfe J. A. (1990) Human immunodeficiency virus integration protein expressed in Escherichia coli possesses selective DNA cleaving activity. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 87, 5119-5123.

128. Pemberton I.K., Buckle M., Buc H. (1996) The metal ion-induced cooperative binding of HIV-1 integrase to DNA exhibits a marked preference for Mn(II) rather than Mg(II), J. BioI.Chem., 271, 1498-1506.

129. Deprez E„ Tauc P., Leh H., Mouscadet J.-F., Auclair C., Brochon J.-C., (2000) Oligomeric states of the HIV-1 integrase as measured by time-resolved fluorescence anisotropy. Biochemistry, 39, 9275-9284.

130. Tramontano E., Colla P.L., Cheng Y.C. (1998) Biochemical characterization of the HIV-1 integrase 3'-processing activity and its inhibition by phosphorothioate oligonucleotides. Biochemistry, 37, 7237-7243.

131. Chow S.A. (1997) In vitro assays for activities of retroviral integrase. Methods, 12, 306317.

132. Engelman A., Hickman A.B., Craigie R. (1994) The core and carboxyl-terminal domains of the integrase protein of human immunodeficiency virus type 1 each contribute to nonspecific DNA binding. J. Virol., 68, 5911-5917.

133. Vink C., Lutzke R. A., Plasterk R. H. (1994) Formation of a stable complex between the human immunodeficiency virus integrase protein and viral DNA. Nucleic Acids Res., 22, 4103-4110.

134. Hazuda D.J., Wolfe A.L., Hastings J.C., Robbins H.L., Graham P.L., LaFemina R.L., Emini E.A. (1994) Viral long terminal repeat substrate binding characteristic of the human immunodeficiency virus type 1 integrase. J. Biol. Chem., 269, 3999-4004.

135. Pinskaya M., Romanova E., Volkov E., Deprez E., Leh H., Brochón J.C., Mouscadet J.F., Gottikh M. (2004) HIV-l integrase complexes with DNA dissociate in the presence of short oligonucleotides conjugated to acridine. Biochemistry, 43, 8735-8743.

136. Perez-Howard G.M., Weil P.A., Beechem J.M. (1995) Yeast TATA binding protein interaction with DNA: fluorescence determination of oligomeric state, equilibrium binding, on-rate, and dissociation kinetics. Biochemistry, 34, 8005-8017.

137. Kohler J.J., Schepartz A. (2001) Kinetic studies of Fos/Jun/DNA complex formation: DNA binding prior to dimerization. Biochemistry, 40, 130-142.

138. Hiller D.A., Fogg J.M., Martin A.M., Beechem J.M., Reich N.O., Perona J.J. (2003) Simultaneous DNA binding and bending by EcoRV endonuclease observed by real-time fluorescence. Biochemistry, 42, 14375-14385.

139. Deprez E., Barbe S., Kolaski M., Leh H., Zouhiri F., Auclair C., Brochón J.C., Le Bret M., Mouscadet J.F. (2004) Mechanism of HIV-l integrase inhibition by styrylquinoline derivatives in vitro. Mol. Pharmacol., 65, 85-98.

140. Yi J., Asante-Appiah E., Skalka A.M. (1999) Divalent cations stimulate preferential recognition of a viral DNA end by HIV-l integrase. Biochemistry, 38, 8458-8468.

141. Schauer M., Billich A. (1992) The N-terminal region of HIV-l integrase is required for integration activity, but not for DNA-binding. Biochem. Biophys. Res. Commun., 185, 874-880.

142. Etzkorn C., Horton N. C. (2004) Ca2+ binding in the active site of HincII: implications for the catalytic mechanism. Biochemistry, 43, 13256-13270.

143. Корииш-Боуден Э. (1979) Принципы ферментативной кинетики, М., Мир.

144. Gerton J.L., Ohgi S., Olsen M„ DeRisi J., Brown P.O. (1998) Effects of mutations in residues near the active site of human immunodeficiency virus type 1 integrase on specific enzyme-substrate interactions. J. Virol., 72, 5046-5055.

145. Jones K.S., Coleman J., Merkel G.W., Laue T.M., Skalka A.M. (1992) Retroviral integrase functions as a multimer and can turn over catalytically. J. Biol. Chem., 267, 16037-16040.

146. Bushman F.D., Wang B. (1994) Rous sarcoma virus integrase protein: mapping functions for catalysis and substrate binding. J. Virol., 68, 2215-2223.

147. Jenkins T.M., Esposito D., Engelman A., Craigie R. (1997) Critical contacts between H1V-1 integrase and viral DNA identified by structure-based analysis and photo-crosslinking. EMBO J., 16,6849-6859.

148. DeMott M.S., Beyret E., Wong D., Bales B.C., Wang J.-T., Greenberg M.M., Demple B. (2002) Covalent trapping of human DNA polymerase beta by the oxidative DNA lesion 2-deoxyribonolactone. J. Biol. Chem., 277, 7637-7640.

149. Mazumder A., Neamati N., Pilón A.A., Sunder S., Pommier Y. (1996) Chemical trapping of ternary complexes of human immunodeficiency virus type 1 integrase, divalent metal, and DNA substrates containing an abasic site. J. Biol. Chem., 271, 2733027338.

150. Chheda A.D., Teebor G.W., Cunningham R.P. (2000) Identification, characterization, and purification of DNA glycosylase/AP lyases by reductive crosslinking to 29-deoxyribooligonucleotides containing specific base lesions. Methods, 22, 180-187.

151. Lipford J.R., Worland S.T., Farnet C.M. (1994) Nucleotide binding by the HIV-1 integrase protein in vitro. J. Acquired Immune Defic. Syndr., 7, 1215-1223.

152. Hohenegger M., Nanoff C., Ahorn H., Freissmuth M. (1994) Structural and functional characterization of the interaction between 2',3'-diaIdehyde guanine nucleotide analogues and the stimulatory G protein alpha-subunit. J. Biol. Chem., 269, 32008-32015.

153. Kachalova A.V., Zatsepin T.S., Romanova E.A., Stetsenko D.A., Gait M.J., Oretskaya T.S. (2000) Synthesis of modified nucleotide building blocks containing electrophilic groups in the 2'-position. Nucleosides Nucleotides Nucleic Acids, 19, 1693-1707.

154. Зацепин T.C., Качалова А.В., Романова E.A., Стеценко Д.А., Гейт М.Дж., Орецкая Т.С. (2001) Синтез и свойства модифицированных олигодезоксирибонуклеотидов, содержащих 2'-0(2,3-дигидроксипропил)уридип и 2'-0-(2-оксоэтил)уридин. Биоорг. Химия, 27, 45-51.

155. Гриценко О.М., Громова Е.С. (1999) Диальдегидсодержащие нуклеиновые кислоты и их компоненты: синтез, свойства, аффиипая модификация белков. Успехи химии, 68, 267-278.

156. Турутип Д.В., Зацепин Т.С., Тимченко М.А., Кубарева Е.А., Орецкая Т.С. (2002) Ковалентное присоединение фактора транскрипции NF-кВ к ДНК-лиганду, содержащему 2'-альдегидную группу. Мол. Биология, 36, 877-879.

157. Судьина А.Е., Зацепин Т.С., Пингоуд В., Пипгоуд А., Орецкая Т.С., Кубарева Е.А. (2005) Аффинная модификация эндонуклеазы рестрикции SsoII ДНК-дуплексами, содержащими 2'-альдегидную группу. Биохимия, 70, 1137-1144.

158. Chiu Т.К., Davies D.R. (2004) Structure and function of HIV-1 integrase. Curr. Top. Med. Chem. 4, 965-977.

159. Venkateswarlu D., Lind K.E., Mohan V., Manoharan M., Ferguson D.M. (1999) Structural properties of DNA:RNA duplexes containing 2'-0-methyl and 2'-S-methyl substitutions: a molecular dynamics investigation., Nucl. Acid. Res., 27, 2189-2195.

160. Deshmukh H.M., Broom A.D. (1996) Probing nucleic acid geometries: oligonucleotides containing 2'-0-phenethyladenosine at specific sites, Bioconjugate Chem., 7, 108-120.

161. Bobst A.M., Cerutti P.A., Rottman F. (1969) Structure of poly(2'-0-methyladenylic acid) at acidic and neutral pH. J. Am. Chem. Soc., 91, 1246-1248.

162. Gelfand C.A., Plum G.E., Grollman A.P., Johnson F., Breslauer K.J. (1998) Thermodynamic consequences of an abasic lesion in duplex DNA are strongly dependent on base sequence. Biochemistry, 37, 7321-7327.

163. Plach H., Westhof E., Ludemann H.D., Mengel R. (1977) Solution conformational analysis of 2'-amino-2'-deoxyadenosine, 3'-amino-3'-deoxyadenosine and puromycin by pulsed nuclear-magnetic-resonance methods. Eur. J. Biochem., 80, 295-304.

164. Bertrand H., Ha-Duong T., Fermandjian S„ Hartmann B. (1998) Flexibility of the B-DNA backbone: effects of local and neighbouring sequences on pyrimidine-purine steps. Nucleic Acids Res., 26, 1261-1267.

165. Packer M.J., Dauncey M.P., Hunter C.A. (2000) Sequence-dependent DNA structure: dinucleotide conformational maps. J. Mol. Biol., 295, 71-83.

166. Dickerson R.E., Chiu T.K. (1997) Helix bending as a factor in protein/DNA recognition. Biopolymers, 44, 361-403.

167. Jones S., van Heyningen P., Berman H.M., Thornton J.M. (1999) Protein-DNA interactions: a structural analysis. J. Mol. Biol., 287, 877-896.

168. Hickman А.В., Palmer I., Engelman A., Craigie R., Wingfield P. (1994) Biophysical and enzymatic properties of the catalytic domain of HIV-1 integrase. J. Biol. Chem., 269, 29279-29287.

169. Fusinita M.I., van den Ent F.M., Vos A., Plasterk R.H. (1999) Dissecting the role of the N-terminal domain of human immunodeficiency virus integrase by trans-complementation analysis. J. Virol., 73, 3176-3183.

170. Brown P.O. (1997) Integration in Retroviruses (Coffin J.M., Hughes S., Varmus H. eds.), Cold Spring Harbor Laboratory Press, Plainview, NY, 161-203.

171. Faure A., Calméis С., Desjobert С., Castroviejó M., Caumont-Sarcos A., Tarrago-Litvak L., Litvak S., Parissi V. (2005) HIV-1 integrase crosslinked oligomers are active in vitro. Nucleic Acids Res., 33, 977-986.

172. Кузнецова Л.Г., Волков Е.М., Романова Е.А., Ташлицкий В.Н., Орецкая Т.С., Шабарова З.А. (1991) Синтез олигодезоксирибонуклеотидов, содержащих 2'-амино-2'-дезоксиуридиновые звенья. Биоорган, химия, 17, 1289-1291.

173. Sinha N.D., Striepeke S. (1991) Oligonucleotides with reporter groups attached to the 5'-terminus. (in "Oligonucleotides and analogues. A practical approach." Ed. Eckstein F.), Oxford University Press, Oxford, NY, Tokyo, 185-210.