Определение структуры и динамических свойств комплексов дигидрофолатредуктазы человека и L.Casel с антибактериальным препаратом триметопримом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 02.00.15, кандидат химических наук Ковалевская, Надежда Владимировна

• Ковалевская, Надежда Владимировна
• кандидат химических наук
• 2007

Оглавление диссертации кандидат химических наук Ковалевская, Надежда Владимировна

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.

1. ВВЕДЕНИЕ.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

2.1. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА, СТРУКТУРА, МЕХАНИЗМ ДЕЙСТВИЯ И ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ С ИНГИБИТОРАМИ НАДФН-ЗАВИСИМОЙ ДИГИДРОФОЛАТРЕДУКТАЗЫ.

2.1.1. Общие сведения.

2.1.2. Структура фермента.

2.1.3. Механизм действия.

2.1.4. Взаимодействие с ингибиторами.

2.2. СПЕКТРОСКОПИЯ ЯМР КАК ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ СТРУКУРЫ И ДИНАМИКИ БЕЛКОВ.

2.2.1. Общие сведения о структурных и динамических исследованиях белков.

2.2.2. Определение структуры белков методом спектроскопии ЯМР.

2.2.3. Изучение динамики белков в растворе с помощью релаксационных экспериментов ЯМР.

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ.

3.1. МАТЕРИАЛЫ.

3.2. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ.

3.2.1. Получение образцов.

3.2.2. Спектроскопия ЯМР.

3.2.3. Обработка спектров ЯМР.

3.2.4. Отнесение сигналов в спектрах ЯМР.

3.2.5. Отнесение ЯЭО и получение других ограничений.

3.2.6. Расчет и уточнение структуры.

3.2.7. Визуализация и сравнительный анализ белковых структур.

3.2.8. Анализ релаксационных данных.

4. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ.

4.1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА КОМПЛЕКСОВ ДГФР.

4.1.1. Тройной комплекс дгфр человека с ТМП и надфн.

4.1.2. Бинарные комплексы ДГФР 1.слж/сТМП и НАДФН.

4.2. СРАВНЕНИЕ СТРУКТУР ТРОЙНОГО КОМПЛЕКСА ДГФР ЧЕЛОВЕКА И КОМПЛЕКСОВ ДГФР Ь.САБЕ1.

4.2.1. Сравнение общей топологии ДГФР.

4.2.2. Сравнение структурных параметров белковой глобулы в серии комплексов дгфр.

4.2.3. Сравнение строения центров связывания лигандов в серии комплексов ДГФР.

4.3. ИЗУЧЕНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БЕЛКОВОЙ ЦЕПИ В СЕРИИ КОМПЛЕКСОВ ДГФР ЧЕЛОВЕКА И Ь.САБЕ1.

4.3.1. Влияние связывания ТМП и НАДФН на динамику белковой цепи ДГФР Ь.САБЕ1.

4.3.2. Динамические свойства белковой цепи ДГФР человека в тройном комплексе с ТМП и НАДФН.

5. ВЫВОДЫ.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Определение структуры и динамических свойств комплексов дигидрофолатредуктазы человека и L.Casel с антибактериальным препаратом триметопримом»

НАДФН-зависимая дигидрофолатредуктаза (ДГФР; КФ 1.5.1.3) катализирует реакции восстановления фолиевой и дигидрофолиевой кислот до тетрагидрофолиевой кислоты. Продукт восстановления - тетрагидрофолат (ТГФ) -выступает переносчиком одноуглеродных фрагментов в реакциях биосинтеза азотистых оснований и некоторых аминокислот. Нормальная жизнедеятельность клетки невозможна без поддержания концентрации ТГФ на достаточно высоком уровне. Блокирование работы ДГФР приводит к падению концентрации ТГФ, что вызывает остановку деления клеток и их последующую гибель.

Вследствие описанной важной биохимической роли ДГФР представляет собой отличную мишень для действия лекарственных средств. Лекарственные препараты в данном случае должны селективно ингибировать ДГФР паразитических или злокачественных клеток. Именно так и работают лучшие антифолатные препараты, применяемые в медицинской практике. Наиболее известными из них являются противоопухолевые препараты метотрексат и триметрексат, противомалярийный препарат пириметамин и антибактериальный препарат триметоприм.

В сочетании с сульфаниламидными препаратами триметоприм широко используется для лечения инфекций дыхательных путей и желудочно-кишечного тракта. Антибактериальное действие триметоприма обусловлено высокой селективностью связывания с ДГФР бактерий по сравнению с ферментом человека. Движущей силой этой селективности является положительный кооперативный эффект, возникающий между препаратом и кофактором НАДФН при их связывании с ДГФР бактерий. При связывании этих лигандов с ДГФР человека наблюдается весьма незначительный кооперативный эффект.

Триметоприм (равно как и другие антифолаты) конкурирует за место связывания с субстратом ДГФР, поэтому лишь тонкие различия в структуре и динамике человеческой и бактериальной форм ДГФР определяют селективность связывания препарата с одной из форм фермента.

Комплексы триметоприма с ферментами различных организмов изучались методами рентгеноструктурного анализа и спектроскопии ЯМР, но до сих пор не было предложено единой гипотезы, которая бы удовлетворительно описывала молекулярную природу положительного кооперативного эффекта, возникающего при связывании триметоприма и НАДФН с ДГФР бактерий.

В целях выявления причин селективного действия триметоприма мы решили определить структуру тройного комплекса ДГФР человека с ТМП и НАДФН, в котором кооперативный эффект связывания практически отсутствует, и сравнить ее с ранее полученной в нашей лаборатории структурой аналогичного комплекса ДГФР Ь.са$е1, в котором имеет место кооперативное взаимодействие лигандов. Вместе с тем, для идентификации структурных изменений, ответственных за кооперативное взаимодействие лигандов, представлялось необходимым сравнить структуру тройного комплекса ДГФР ¿.саБег со структурами двух бинарных комплексов, образованных ДГФР Ь.саБег с ТМП и НАДФН, поэтому в ходе работы были определены структуры этих бинарных комплексов.

Для обнаружения вклада динамических процессов в кооперативный эффект связывания лигандов было решено провести исследование динамических свойств апо-формы ДГФР Ь.саБег, двух бинарных и тройного комплекса с ТМП и НАДФН, а также получить аналогичную информацию о динамических свойствах тройного комплекса ДГФР человека.

Понимание причин проявления кооперативного эффекта взаимодействия триметоприма и НАДФН при связывании с ДГФР бактерий является важным как в фундаментальном смысле - для понимания факторов, контролирующих процессы молекулярного узнавания, так и в прикладном - для целенаправленного поиска новых, более эффективных антифолатных препаратов.

2. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

Заключение диссертации по теме «Катализ», Ковалевская, Надежда Владимировна

5. ВЫВОДЫ

1) Методом спектроскопии ЯМР определены структуры высокого разрешения тройного комплекса ДГФР человека с ТМП и НАДФН и двух бинарных комплексов ДГФР 1.соуе/ с ТМП и НАДФН. Все структуры депонированы в банк белковых структур РОВ (коды доступа - 1УНО, 2НМ9 и 2Н(}Р соответственно).

2) Сравнение структур бинарных комплексов ДГФР ¿.соте/ с ТМП и НАДФН с полученной ранее структурой тройного комплекса бактериального фермента с указанными лигандами показало, что общая топология белка в указанных комплексах меняется незначительно, однако наблюдается изменение ориентации т.н. каталитической петли (а.о. 12-22) и изменение положения лигандов в тройном комплексе по сравнению с бинарными. Указанные факторы могут вносить вклад в проявление кооперативного эффекта связывания ТМП и НАДФН с ДГФР бактерий.

3) Сравнение структуры тройного комплекса ДГФР человека с ТМП и НАДФН со структурой аналогичного тройного комплекса ДГФР Ь.са$е1 показало, что в последнем лиганды имеют значительно более плотный гидрофобный контакт.

4) На основании экспериментов по измерению параметров релаксации ядер 15Ы амидных групп получена информация о динамике белковой цепи в быстрой (пс-нс) и медленной (мс) шкалах времени для апо-фермента, двух бинарных и тройного комплекса ДГФР 1.соу<?/ с ТМП и НАДФН, а также для аналогичного тройного комплекса ДГФР человека. Относительные амплитуды быстрых движений практически не изменяются при переходе от апо-формы бактериальной ДГФР к ее бинарным и тройным комплексам, а также в тройных комплексах ДГФР человека и Ь-саБеи В то же время, наблюдается существенное уменьшение конформационной мобильности белковой цепи в миллисекундной шкале времени при образовании бинарных и в особенности тройного комплекса ДГФР ¿.сауе/ с ТМП и НАДФН. В аналогичном тройном комплексе ДГФР человека наблюдаются значительно более интенсивные конформационные переходы. Полученные данные позволяют предполагать, что одним из вкладов в кооперативное взаимодействие ТМП и НАДФН при их связывании с ДГФР бактерий может быть изменение населенности конформеров, благоприятных для связывания второго лиганда, после связывания первого лиганда с апо-формой белка.

5) Проведенное исследование свидетельствует о том, что не существует одного доминирующего фактора, определяющего селективность связывания ТМП с ДГФР бактерий. Вместе с тем, эта селективность может определяться аддитивным вкладом нескольких факторов: прямыми лиганд-лигандными взаимодействиями, изменением конформации белка при связывании лигандов, образованием резонансной сети водородных связей и изменением населенностей конформеров белка.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Выражаю огромную благодарность коллективу кафедры Химической энзимологии Московского Государственного Университета им. М.В. Ломоносова, сотрудникам Аналитического отдела Центра по химии лекарственных средств (Москва) и сотрудникам Лаборатории молекулярных структур Национального института медицинских исследований (Лондон).

Я благодарна моим родным - за все-все-все, особенно за создание условий для выполнения данной работы; друзьям и любимым - за бесконечную теплоту и своевременную поддержку.

Отдельное спасибо Егору Смурному за помощь в проведении расчетов; В.И. Тишкову за плодотворное обсуждение работы и моральную поддержку; научному руководителю В.И. Польшакову за предоставленную тему и разностороннюю помощь на всех этапах работы.

Список литературы диссертационного исследования кандидат химических наук Ковалевская, Надежда Владимировна, 2007 год

1. Blakley, R.L. ( 1984) Chemistry and Biochemistry of Folates. Wiley

2. Westbrook, J., Feng, Z.K., Jain, S., Bhat, T.N., Thanki, N. Ravichandran, V., Gilliland, G.L., Bluhm, W., Weissig, H., Greer, D.S., Bourne, P.E., and Berman, H.M. (2002) The Protein Data Bank: Unifying the archive. Nucleic Acids Res. 30,245-248

3. Oefner, C., D'Arcy, A., and Winkler, F.K. (1988) Crystal structure of human dihydrofolate reductase complexed with folate. EurJBiochem 174,377-385

4. Sawaya, M.R., and Kraut, J. (1997) Loop and subdomain movements in the mechanism of Escherichia coli dihydrofolate reductase: crystallographic evidence. Biochemistry 36, 586-603

5. Polshakov, V.I., Smirnov, E.G., Birdsall, В., Kelly, G., and Feeney, J. (2002) NMR-based solution structure of the complex of Lactobacillus casei dihydrofolate reductase with trimethoprim and NADPH. JBiomol NMR 24,67-70

6. Meiering, E.M., and Wagner, G. (1995) Detection of long-lived bound water molecules in complexes of human dihydrofolate reductase with methotrexate and NADPH. J Mol Biol 247,294-308

7. Gargaro, A.R., Frenkiel, T.A., Nieto, P.M., Birdsall, В., Polshakov, V.I., Morgan, W.D., and Feeney, J. (1996) NMR detection of arginine-ligand interactions in complexes of Lactobacillus casei dihydrofolate reductase. Eur JBiochem 238,435-439

8. Fierke, C.A., Johnson, K.A., and Benkovic, S.J. (1987) Construction and evaluation of the kinetic scheme associated with dihydrofolate reductase from Escherichia coli. Biochemistry 26,4085-4092

9. Cameron, C.E., and Benkovic, S.J. (1997) Evidence for a functional role of the dynamics of glycine-121 of Escherichia coli dihydrofolate reductase obtained from kinetic analysis of a site-directed mutant. Biochemistry 36, 15792-15800

10. Villafranca, J.E., Howell, E.E., Voet, D.H., Strobel, M.S., Ogden, R.C., Abelson, J.N., and Kraut, J. (1983) Directed mutagenesis of dihydrofolate reductase. Science 222, 782-788

11. Howell, E.E., Villafranca, J.E., Warren, M.S., Oatley, S.J., and Kraut, J. (1986) Functional role of aspartic acid-27 in dihydrofolate reductase revealed by mutagenesis. Science 231, 1123-1128

12. Cannon, W.R., Garrison, B.J., and Benkovic, S.J. (1997) Electrostatic characterization of enzyme complexes: Evaluation of the mechanism of catalysis of dihydrofolate reductase. J. Am. Chem. Soc. 119, 2386-2395

13. Casarotto, M.G., Basran, J., Badii, R., Sze, K.H., and Roberts, G.C. (1999) Direct measurement of the pKa of aspartic acid 26 in Lactobacillus casei dihydrofolate reductase: implications for the catalytic mechanism. Biochemistry 38, 8038-8044

14. Chen, Y.Q., Kraut, J., and Callender, R. (1997) pH-dependent conformational changes in Escherichia coli dihydrofolate reductase revealed by Raman difference spectroscopy. Biophys J 72, 936-941

15. Feeney, J. (2000) NMR studies of ligand binding to dihydrofolate reductase. Angewandte Chemie-International Edition 39, 291-312

16. Agarwal, P.K., S.R.Billeter, and S.Hammes-Schiffer (2002) Nuclear quantum effects and enzyme dynamics in dihydrofolate reductase complexes. JPhys Chem В 106, 3283-3293

17. Agarwal, P.K., Billeter, S.R., Rajagopalan, P.T.R., and Benkovic, S.J. (2002) Network of coupled promoting motions in enzyme catalysis. Proc Natl Acad Sci USA 99, 2794-2799

18. Schnell, J.R., Dyson, H.J., and Wright, P.E. (2004) Effect of cofactor binding and loop conformation on side chain methyl dynamics in dihydrofolate reductase. Biochemistry 43, 374-383

19. Miller, G.P., and Benkovic, S.J. (1998) Strength of an interloop hydrogen bond determines the kinetic pathway in catalysis by Escherichia coli dihydrofolate reductase. Biochemistry 37, 6336-6342

20. Miller, G.P., Wahnon, D.C., and Benkovic, S.J. (2001) Interloop contacts modulate ligand cycling during catalysis by Escherichia coli dihydrofolate reductase. Biochemistry 40, 867-875

21. Польшаков, В.И. (2002) Дигидрофолатредуктаза: структурные аспекты механизма катализа и ингибирования фермента. Известия РАН, Сер Хим, 1652 -1669

22. Bystroff, C., and Kraut, J. (1991) Crystal structure of unliganded Escherichia coli dihydrofolate reductase. Ligand-induced conformational changes and cooperativity in binding. Biochemistry 30,2227-2239

23. Lipari, G., and Szabo, A. (1982) Model-Free Approach to the Interpretation of Nuclear Magnetic- Resonance Relaxation in Macromolecules.l. Theory and Range of Validity. Journal of the American Chemical Society 104,4546-4559

24. Lipari, G., and Szabo, A. (1982) Model-Free Approach to the Interpretation of Nuclear Magnetic- Resonance Relaxation in Macromolecules.2. Analysis of Experimental Results. Journal of the American Chemical Society 104,4559-4570

25. Epstein, D.M., Benkovic, S.J., and Wright, P.E. (1995) Dynamics of the dihydrofolate reductase-folate complex: catalytic sites and regions known to undergo conformational change exhibit diverse dynamical features. Biochemistry 34, 1103711048

26. Osborne, M.J., Schnell, J., Benkovic, S.J., Dyson, H.J., and Wright, P.E. (2001) Backbone dynamics in dihydrofolate reductase complexes: role of loop flexibility in the catalytic mechanism. Biochemistry 40, 9846-9859

27. Schnell, J.R., Dyson, H.J., and Wright, P.E. (2004) Structure, dynamics, and catalytic function of dihydrofolate reductase. Annu Rev Biophys Biomol Struct 33, 119140

28. Falzone, C.J., Wright, P.E., and Benkovic, S.J. (1994) Dynamics of a flexible loop in dihydrofolate reductase from Escherichia coli and its implication for catalysis. Biochemistry 33,439-442

29. Hitchings, G.H. (1984) Selective Inhibitors of Dihydrofolate-Reductase 40 Years Progress. Abstracts of Papers of the American Chemical Society 187, 36-MEDI

30. Hitchings, G.H., Jr. (1989) Nobel lecture in physiology or medicine 1988. Selective inhibitors of dihydrofolate reductase. In Vitro Cell Dev Biol 25, 303-310

31. Baccanari, D.P., and Kuyper, L.F. (1993) Basis of selectivity of antibacterial diaminopyrimidines. J Chemother 5, 393-399

32. Baccanari, D.P., Daluge, S., and King, R.W. (1982) Inhibition of dihydrofolate reductase: effect of reduced nicotinamide adenine dinucleotide phosphate on the selectivity and affinity of diaminobenzylpyrimidines. Biochemistry 21, 5068-5075

33. Wermuth, C.G., Ganellin, C.R., Lindberg, P., and Mitscher, L.A. (1997) Glossary of terms used in medicinal chemistry. Pure Appl Chem 70, 1129-1143

34. Matthews, D.A., Bolin, J.T., Burridge, J.M., Filman, D.J., Volz, K.W., and Kraut, J. (1985) Dihydrofolate reductase. The stereochemistry of inhibitor selectivity. J Biol Chem 260, 392-399

35. Groom, C.R., Thillet, J., North, A.C., Pictet, R., and Geddes, A.J. (1991) Trimethoprim binds in a bacterial mode to the wild-type and E30D mutant of mouse dihydrofolate reductase. J Biol Chem 266,19890-19893

36. Roberts, G.C.K., Feeney, J., Burgen, A.S.V., and Daluge, S. (1981) The Charge State of Trimethoprim Bound to Lactobacillus-Casei Dihydrofolate-Reductase. Febs Letters 131,85-88

37. Champness, J.N., Achari, A., Ballantine, S.P., Bryant, P.K., Delves, C.J., and Stammers, D.K. (1994) The structure of Pneumocystis carinii dihydrofolate reductase to 1.9 A resolution. Structure 2, 915-924

38. Cocco, L., Roth, B., Temple, C., Jr., Montgomery, J.A., London, R.E., and Blakley, R.L. (1983) Protonated state of methotrexate, trimethoprim, and pyrimethamine bound to dihydrofolate reductase. Arch Biochem Biophys 226, 567-577

39. Polshakov, V.I., Birdsall, B., and Feeney, J. (1999) Characterization of rates of ring-flipping in trimethoprim in its ternary complexes with Lactobacillus casei dihydrofolate reductase and coenzyme analogues. Biochemistry 38, 15962-15969

40. Perutz, M.F., Rossmann, M.G., Cullis, A.F., Muirhead, H., Will, G., and North, A.C.T. (1960) Structure of hemoglobin 3-dimensional fourier synthesis at 5.5A resolution, obtained by X-ray analysis. Nature 185,416-422

41. Ernst, R.R. (1992) Nobel Lecture. Nuclear magnetic resonance Fourier transform spectroscopy. BiosciRep 12,143-187

42. Wuthrich, K. (2003) NMR studies of structure and function of biological macromolecules (Nobel Lecture). J Biomol NMR 27,13-39

43. Zerbe, 0., ed (2003) BioNMR in Drug Research. Wiley-VCH Verlag GmbH&Co.

44. Fu, R.Q., and Cross, T.A. (1999) Solid-state nuclear magnetic resonance investigation of protein and polypeptide structure. Annu.Rev.Biophys.Biomol.Struc. 28, 235-268

45. McDermott, A.E. (2003) Solid state NMR studies of uniformly isotopically enriched proteins. In Protein NMR for the Millenium (Krishna, N.R., and Berliner, L.J., eds), 103-120, Kluwer

46. McDermott, A.E. (2004) Structural and dynamic studies of proteins by solid-state NMR spectroscopy: rapid movement forward. Curr Opin Struct Biol 14, 554-561

47. Perutz, M.F. (1960) Structure of hemoglobin. Brookhaven Symp Biol 13, 165-183

48. Karplus, M. (2000) Aspects of protein reaction dynamics: Deviations from simple behavior. J.Phys.Chem.B 104, 11-27

49. Gabel, F., Bicout, D„ Lehnert, U., Tehei, M., Weik, M., and ZaccaiG. (2002) Protein dynamics studied by neutron scattering. Quart.Rev.Biophys. 35,327-367

50. Parak, F.G. (2003) Physical aspects of protein dynamics. Rep.Progr.Phys. 66,103129

51. Sinha, N., and Smith-Gill, S.J. (2002) Protein structure to function via dynamics. Protein Peptide Lett. 9

52. Kempf, J.G., and Loria, J.P. (2003) Protein dynamics from solution NMR Theory and applications. Cell Biochem.Biophys. 37, 187-211

53. Wand, A.J. (2001) Dynamic activation of protein function: A view emerging from NMR spectroscopy. Nature Structural Biology 8, 926-931

54. Daniel, R.M., Dunn, R.V., Finney, J.L., Smith, J.C., and (2003) The role of dynamics in enzyme activity. Annu.Rev.Biophys.Biomol.Struc. 32, 69-92

55. Kay, L.E. (2005) NMR studies of protein structure and dynamics. J Magn Reson 173,193-207

56. Ovchinnikova, T.V., Shenkarev, Z.O., Yakimenko, Z.A., Svishcheva, N.V., Tagaev, A.A., Skladnev, D.A., and Arseniev, A.S. (2003) Biosynthetic uniform 13C,15N-Iabelling of zervamicin IIB. Complete 13C and 15N NMR assignment. J Pept Sci 9, 817826

57. Gardner, K.H., and Kay, L.E. (1998) The use of 2H, 13C, 15N multidimensional NMR to study the structure and dynamics of proteins. Annu Rev Biophys Biomol Struct 27, 357-406

58. Wishart, D.S., Sykes, B.D., and Richards, F.M. (1992) The chemical shift index: a fast and simple method for the assignment of protein secondary structure through NMR spectroscopy. Biochemistry 31,1647-1651

59. Wishart, D.S., and Sykes, B.D. (1994) The 13C chemical-shift index: a simple method for the identification of protein secondary structure using 13C chemical-shift data. J Biomol NMR 4,171-180

60. Kuszewski, J., Gronenborn, A.M., and Clore, G.M. (1996) Improving the quality of NMR and crystallographic protein structures by means of a conformational database potential derived from structure databases. Protein Sci 5, 1067-1080

61. Evans, J.N.S. (1995) Biomolecular NMR spectroscopy. Oxford University Press

62. Bystrov, V.F. (1976) Spin-spin coupling and conformational states of peptide systems. Progr NMR Spectr 10,41-81

63. Эрнст, P., Боденхаузен, Д., and Вокаун, A. (1990) ЯМР в одном и двух измерениях. Мир, Москва

64. Hommel, U., Harvey, T.S., Driscoll, Р.С., and Campbell, I.D. (1992) Human epidermal growth factor. High resolution solution structure and comparison with human transforming growth factor alpha. J Mol Biol 227, 271-282

65. LeMaster, D.M., Kay, L.E., Brunger, A.T., and Prestegard, J.H. (1988) Protein dynamics and distance determination by NOE measurements. FEBS Lett 236,71-76

66. Nilges, M., Macias, M.J., O'Donoghue, S.I., and Oschkinat, H. (1997) Automated NOESY interpretation with ambiguous distance restraints: the refined NMR solution structure of the pleckstrin homology domain from beta-spectrin. J Mol Biol 269, 408-422

67. Xu, Y., Wu, J., Gorenstein, D., and Braun, W. (1999) Automated 2D NOESY assignment and structure calculation of Crambin(S22/I25) with the self-correcting distance geometry based NOAH/DIAMOD programs. J Magn Reson 136, 76-85

68. Herrmann, T., Guntert, P., and Wuthrich, K. (2002) Protein NMR structure determination with automated NOE-identification in the NOESY spectra using the new software ATNOS. J Biomol NMR 24, 171-189

69. Herrmann, T., Guntert, P., and Wuthrich, K. (2002) Protein NMR structure determination with automated NOE assignment using the new software CANDID and the torsion angle dynamics algorithm DYANA. J Mol Biol 319,209-227

70. Jee, J., and Guntert, P. (2003) Influence of the completeness of chemical shift assignments on NMR structures obtained with automated NOE assignment. J Struct Funct Genomics 4, 179-189

71. Brunger, A.T. (1992)X-PLOR version 3.1. Yale University Press

72. Schwieters, C.D., Kuszewski, J.J., Tjandra, N., and Clore, G.M. (2003) The Xplor-NIH NMR molecular structure determination package. J Magn Reson 160, 65-73

73. Guntert, P., Mumenthaler, C., and Wuthrich, K. (1997) Torsion angle dynamics for NMR structure calculation with the new program DYANA. J Mol Biol 273,283-298

74. Bax, A. (2003) Weak alignment offers new NMR opportunities to study protein structure and dynamics. Protein Sci 12, 1-16

75. Tjandra, N., Omichinski, J.G., Gronenborn, A.M., Clore, G.M., and Bax, A. (1997) Use of dipolar 1H-15N and 1H-13C couplings in the structure determination of magnetically oriented macromolecules in solution. Nat Struct Biol 4, 732-738

76. Andrec, M., Peicheng, D., and Levy, R.M. (2001) Protein backbone structure determination using only residual dipolar couplings from one ordering medium. J Biomol NMR 21, 335-347

77. Pearlman, D.A., Case, D.A., Caldwell, J.C., Seibel, G.L., U., C.S., Weiner, P., and Kollman, P.A. (1991) Amber 4.0

78. Brooks, B.R., Broccoleri, R.E., Olafson, B.D., States, D.J., Swaminathan, S., and Karplus, M. (1983) Charmm: a program for macromolecular energy minimization and dynamics calculations. J Comp Chem 4, 187-217

79. Lindahl, E., Hess, B., and van der Spoel, D. (2001) GROMACS 3.0: a package for molecular simulation and trajectory analysis. Journal of Molecular Modeling 7, 306-317

80. Leach, A.R. (1996) Molecular Modelling. Principles and applications. Pearson Education Ltd

81. Morris, A.L., MacArthur, M.W., Hutchinson, E.G., and Thornton, J.M. (1992) Stereochemical quality of protein structure coordinates. Proteins 12,345-364

82. Doreleijers, J.F., Rullmann, J.A., and Kaptein, R. (1998) Quality assessment of NMR structures: a statistical survey. J Mol Biol 281, 149-164

83. Protein structure. Wikipedia, the free encyclopedia (http://www.wikipedia.org)

84. Pauling, L. (1956) Modern Structural Chemistry. Science 123,255-258

85. Open GL. Wikipedia, the free encyclopedia (http://www.wikipedia.org)

86. Richards, F.M. (1977) Areas, volumes, packing and protein structure. Annu Rev Biophys Bioeng 6, 151 -176

87. Lee, В., and Richards, F. (1971) The interpretation of protein structures: estimation of static accessibility. J Mol Biol 55,379-400

88. Connolly, M.L. (1983) Analytical molecular surface calculation. J Appl Cryst 16, 548-558

89. Connolly, M.L. (1992) The molecular surface package. J Mol Graphics 11, 139141

90. Barbato, G., Ikura, M., Kay, L.E., Pastor, R.W., and Bax, A. (1992) Backbone dynamics of calmodulin studied by 15N relaxation using inverse detected two-dimensional NMR spectroscopy: the central helix is flexible. Biochemistry 31, 5269-5278

91. Kordel, J., Skelton, N.J., Akke, M., Palmer, A.G.d., and Chazin, W.J. (1992) Backbone dynamics of calcium-loaded calbindin D9k studied by two- dimensional proton-detected 15N NMR spectroscopy. Biochemistry 31,4856-4866

92. Daragan, V.A., and Mayo, K.H. (1997) Motional model analyses of protein and peptide dynamics using C-13 and N-15 NMR relaxation. Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 31, 63-105

93. Korzhnev, D.M., Billeter, M., Arseniev, A.S., and Orekhov, V.Y. (2001) NMR studies of Brownian tumbling and internal motions in proteins. Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 38, 197-266

94. Hilser, V.J., and Freire, E. (1996) Structure-based calculation of the equilibrium folding pathway of proteins. Correlation with hydrogen exchange protection factors. J Mol Biol 262, 756-772

95. Polshakov, V.I., Birdsall, В., and Feeney, J. (2006) Effects of co-operative ligand binding on protein amide NH hydrogen exchange. J Mol Biol 356, 886-903

96. Skrynnikov, N.R., Millet, О., and Kay, L.E. (2002) Deuterium spin probes of side-chain dynamics in proteins. 2. Spectral density mapping and identification of nanosecond time-scale side-chain motions. J Am Chem Soc 124, 6449-6460

97. Tugarinov, V., and Kay, L.E. (2004) 1H,13C-1H,1H dipolar cross-correlated spin relaxation in methyl groups. JBiomolNMR 29,369-376

98. Yang, D., Mittermaier, A., Мок, Y.K., and Kay, L.E. (1998) A study of protein side-chain dynamics from new 2H auto-correlation and 13C cross-correlation NMR experiments: application to the N-terminal SH3 domain from drk. J Mol Biol 276, 939954

99. Сликтер, 4. (1981) Основы теории магнитного резонанса. Мир, Москва

100. Fischer, M.W.F., Majumdar, A., and Zuiderweg, E.R.P. (1998) Protein NMR relaxation: theory, applications and outlook. Progress in Nuclear Magnetic Resonance Spectroscopy 33, 207-272

101. Абрагам, A. (1963) Ядерный магнетизм. Изд-во иностр. лит-ры, Москва

102. Idiyatullin, D., Daragan, V.A., and Mayo, K.H. (2003) 15NH Backbone Dynamics of Protein GB1: Comparison of Order Parameters and Correlation Times Derived Using Various "Model-Free" Approaches. J. Phys. Chem. 107,2602-2609

103. Peng, J.W., and Wagner, G. (1995) Frequency spectrum of NH bonds in eglin с from spectral density mapping at multiple fields. Biochemistry 34,16733-16752

104. Tjandra, N., Wingfield, P., Stahl, S., and Bax, A. (1996) Anisotropic rotational diffusion of perdeuterated HIV protease from 15N NMR relaxation measurements at two magnetic fields. JBiomol NMR 8,273-284

105. Palmer, A.G., 3rd (2001) Nmr probes of molecular dynamics: overview and comparison with other techniques. Annu Rev Biophys Biomol Struct 30,129-155

106. Prendergast, N.J., Delcamp, T.J., Smith, P.L., and Freisheim, J.H. (1988) Expression and site-directed mutagenesis of human dihydrofolate reductase. Biochemistry 27, 3664-3671

107. Ranee, M., Sorensen, O.W., Bodenhausen, G., Wagner, G., Ernst, R.R., and Wuthrich, K. (1983) Improved Spectral Resolution in COSY 1H NMR Spectra of Proteins via Double Quantum Filtering. Biochem. Biophys. Res. Commun. 117,479-481

108. Davis, D.G., and Bax, A. (1985) Assignment of complex 'H NMR spectra via two-dimensional homonuclear Hartmann-Hahn spectroscopy. J Am Chem Soc 107,2820-2821

109. Jeener, J., Meier, B.H., Bachmann, P., and Ernst, R.R. (1979) Investigation of exchange processes by two-dimensional NMR spectroscopy. J.Chem.Phys. 71, 45464553

110. Bax, A., and Davis, D.G. (1985) 2D ROESY with CW spinlock for mixing phase sensitive using States-TPPI method. J. Magn. Reson 63,207-213

111. Bodenhausen, G., and Ruben, D. (1980) Natural abundance nitrogen-15 NMR by enhanced heteronuclear spectroscopy. Chem Phys Lett. 69,185-189

112. Ikura, M., Kay, L.E., and Bax, A. (1991) Improved three-dimensional 1H-I3C-1H correlation spectroscopy of a 13C- labeled protein using constant-time evolution. J Biomol NMR 1,299-304

113. Vuister, G.W., and Bax, A. (1993) Quantitative J Correlation a New Approach For Measuring Homonuclear 3-Bond J(H(N)H(Alpha) Coupling-Constants in N-15-Enriched Proteins. Journal of the American Chemical Society 115, 7772-7777

114. Archer, S.J., Ikura, M., Torchia, D.A., and Bax, A. (1991) An Alternative 3d-Nmr Technique For Correlating Backbone N-15 With Side-Chain H-Beta-Resonances in Larger Proteins. Journal of Magnetic Resonance 95, 636-641

115. Piotto, M., Saudek, V., and Sklenar, V. (1992) Gradient-tailored Excitation for Single-quantum NMR Spectroscopy of Aqueous Solutions. J. Biomol. NMR 2, 661

116. Konrat, R., Muhandiram, D.R., Farrow, N.A., and Kay, L.E. (1997) Pulse schemes for the measurement of 3JC'C gamma and 3JNC gamma scalar couplings in 15N,13C uniformly labeled proteins. J Biomol NMR 9,409-422

117. Ottiger, M., Delaglio, F., and Bax, A. (1998) Measurement of J and dipolar couplings from simplified two-dimensional NMR spectra. JMagn Reson 131, 373-378

118. Polshakov, V.I., Smirnov, E.G., Birdsall, B., Kelly, G., and Feeney, J. (2002) NMR-based solution structure of the complex of Lactobacillus casei dihydrofolate reductase with trimethoprim and NADPH. J. Biomol. NMR, 24, 67-70

119. Delaglio, F., Grzesiek, S., Vuister, G.W., Zhu, G., Pfeifer, J., and Bax, A. (1995) NMRPipe: a multidimensional spectral processing system based on UNIX pipes. J Biomol NMR 6,277-293

120. Bartels, С., Xia, T.-H., Billeter, M., Guntert, P., and Wiithrich, K. (1995) The program XEASY for computer-supported NMR spectral analysis of biological macromolecules. J. Biomol. NMR 5, 1-10

121. Goddard, T.D., and Kneller, D.G. SPARKY 3. University of California

122. Kuboniwa, H., Grzesiek, S., Delaglio, F., and Bax, A. (1994) Measurement of HN-H alpha J couplings in calcium-free calmodulin using new 2D and 3D water-flip-back methods. J Biomol NMR 4, 871-878

123. Cornilescu, G., Delaglio, F., and Bax, A. (1999) Protein backbone angle restraints from searching a database for chemical shift and sequence homology. J Biomol NMR 13, 289-302

124. Schwieters, C.D., and Clore, G.M. (2001) The VMD-XPLOR visualization package for NMR structure refinement. J Magn Reson 149, 239-244

125. Laskowski, R.A., Rullmannn, J.A., MacArthur, M.W., Kaptein, R., and Thornton, J.M. (1996) AQUA and PROCHECK-NMR: programs for checking the quality of protein structures solved by NMR. J Biomol NMR 8,477-486

126. Финкелыитейн, A.B., and Птицын, О.Б. (2002) Физика белка. Университет Книжный Дом, Москва

127. Вороной, Г.Ф. (1952) Исследования о примитивных параллелоэдрах. Собрание сочинений. Изд-во АН УССР, Киев

128. Jeffrey, G.A. (1997) An Introduction to Hydrogen Bonding. Oxford University

129. Kleywegt, G.J., and Jones, T.A. (1994) Detection, delineation, measurement and display of cavities in macromolecular structures. Acta Crystallogr D Biol Crystallogr 50, 178-185

130. Dosset, P., Hus, J.C., Blackledge, M., and Marion, D. (2000) Efficient analysis of macromolecular rotational diffusion from heteronuclear relaxation data. J Biomol NMR 16,23-28.

131. Kay, L.E., Torchia, D.A., and Bax, A. (1989) Backbone dynamics of proteins as studied by 15N inverse detected heteronuclear NMR spectroscopy: application to staphylococcal nuclease. Biochemistry 28, 8972-8979

132. Palmer, A.G.d. (1993) Dynamic properties of proteins from NMR spectroscopy. Curr Opin Biotechnol 4,385-391

133. Orekhov, V.Y., Nolde, D.E., Golovanov, A.P., Korzhnev, D.M., and Arseniev, A.S. (1995) Processing of heteronuclear NMR relaxation data with the new software DASHA. Appl. Magn. Reson. 9, 581-588

134. Bevan, A.W., Roberts, G.C.K., Feeney, J., and Kuyper, L. (1985) H-l and N-15 Nmr-Studies of Protonation and Hydrogen-Bonding in the Binding of Trimethoprim to Dihydrofolate-Reductase. European Biophysics Journal With Biophysics Letters 11,211218

135. Gerstein, M.A. (1992) Resolution-sensitive procedure for comparing protein surfaces and its application to the comparison of antigen-combining sites. Acta Cryst A 48,271-276

136. Teague, S.J. (2003) Implications of protein flexibility for drug discovery. Nat Rev Drug Discov 2, 527-541