Probing interaction of a trilysine peptide with DNA underlying formation of guanine–lysine cross-links: insights from molecular dynamics
| Autor: | Antonio Monari, Chen-Hui Chan, Elise Dumont, Jean-Luc Ravanat |
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| Přispěvatelé: | Laboratoire de Chimie - UMR5182 (LC), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-École normale supérieure - Lyon (ENS Lyon)-Institut de Chimie du CNRS (INC), Laboratoire de Physique et Chimie Théoriques (LPCT), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université de Lorraine (UL)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Chimie Interface Biologie pour l’Environnement, la Santé et la Toxicologie (CIBEST ), SYstèmes Moléculaires et nanoMatériaux pour l’Energie et la Santé (SYMMES), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Direction de Recherche Fondamentale (CEA) (DRF (CEA)), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure de Lyon (ENS de Lyon)-Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Grenoble Alpes [2016-2019] (UGA [2016-2019])-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche Interdisciplinaire de Grenoble (IRIG), Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA)-Université Grenoble Alpes (UGA) |
| Rok vydání: | 2019 |
| Předmět: |
Guanine
Stereochemistry education Oligonucleotides General Physics and Astronomy Peptide 02 engineering and technology Molecular Dynamics Simulation 010402 general chemistry complex mixtures 01 natural sciences chemistry.chemical_compound Molecular dynamics [CHIM]Chemical Sciences Molecule Physical and Theoretical Chemistry ComputingMilieux_MISCELLANEOUS chemistry.chemical_classification Binding Sites [CHIM.ORGA]Chemical Sciences/Organic chemistry Oligonucleotide Lysine 021001 nanoscience & nanotechnology 0104 chemical sciences chemistry Radical ion Covalent bond Quantum Theory Thermodynamics bacteria 0210 nano-technology Oligopeptides DNA |
| Zdroj: | Physical Chemistry Chemical Physics Physical Chemistry Chemical Physics, Royal Society of Chemistry, 2019, ⟨10.1039/C9CP04708E⟩ Physical Chemistry Chemical Physics, 2019, 21 (42), pp.23418-23424. ⟨10.1039/C9CP04708E⟩ Physical Chemistry Chemical Physics, Royal Society of Chemistry, 2019, 21 (42), pp.23418-23424. ⟨10.1039/c9cp04708e⟩ |
| ISSN: | 1463-9084 1463-9076 |
| Popis: | DNA-protein cross-links constitute bulky DNA lesions that interfere with the cellular machinery. Amongst these stable covalently tethered adducts, the efficient nucleophilic addition of the free amino group of lysines onto the guanine radical cation has been evidenced. In vitro addition of a trilysine peptide onto a guanine radical cation generated in a TGT oligonucleotide is so efficient that competitive addition of a water molecule, giving rise to 8-oxo-7,8-dihydroguanine, is not observed. This suggests a spatial proximity between guanine and lysine for the stabilization of the prereactive complex. We report all-atom microsecond scale molecular dynamics simulations that probe the structure and interactions of the trilysine peptide (KKK) with two oligonucleotides. Our simulations reveal a strong, electrostatically driven yet dynamic interaction, spanning several association modes. Furthermore, the presence of neighbouring cytosines has been identified as a factor favoring KKK binding. Relying on ab initio molecular dynamics on a model system constituted of guanine and methylammonium, we also corroborate a mechanistic pathway involving fast deprotonation of the guanine radical cation followed by hydrogen transfer from ammonium leaving as a result a nitrogen reactive species that can subsequently cross-link with guanine. Our study sheds new light on a ubiquitous mechanism for DNA-protein cross-links also stressing out possible sequence dependences. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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