Для Ago у эукариот эти два симметричных положительно заряженных остатка играют одинаковую роль, которая имеет решающее значение для расщепления. Следовательно, долгое время предполагалось, что два аналога, находящиеся в прокариотическом Аго, выполняют одинаковую критическую роль в функции расщепления.
Неожиданно это исследование показало, что в pAgo только один (аргинин 545) из двух остатков участвует в функции расщепления. Когда другая аминокислота (аргинин 486) была заменена другими аминокислотами, фермент все еще был в состоянии поддерживать свою активность расщепления. Основываясь на этих результатах, исследование также показало, что R486 может играть другие роли, такие как помощь в введении глутаматного пальца.
Обнаружение столь разительных различий в ролях этих симметричных резиденций между eAgos и pAgos дает новое понимание того, как функции расщепления эволюционируют на пути эволюции от прокариот к эукариотам.
Для достижения этих результатов были применены вычислительные методы, сочетающие квантовую механику, молекулярную механику и молекулярную динамику (QM / MM), чтобы выяснить механизм реакции расщепления и определить функциональную роль аминокислотных остатков. Это исследование стало возможным благодаря крупномасштабным высокопроизводительным вычислительным ресурсам, которые были вычислены эквивалентными 10000 ядер ЦП в течение 25 недель на суперкомпьютере Shaheen II в KAUST в сотрудничестве с профессором. Группа Синь ГАО.
«Это исследование стало возможным благодаря современным вычислительным возможностям и точности, которую позволяет моделирование QM / MM», – сказал проф. ХУАН Сюйхуэй. "Сравнение того, какие аминокислотные остатки играют ключевую роль на этапе расщепления целевой ДНК / РНК в pAgo и eAgo, проливает свет на то, как белок Ago эволюционирует от прокариот к эукариотам для расщепления ДНК / РНК. Эта информация может быть полезна для окончательной модификации белка Ago для использования в качестве усовершенствованного инструмента редактирования генов в будущем », – сказал проф.
Хуанг объяснил.