Конформационные особенности лактатдегидрогеназы: влияние температурного фактора в присутствии малых молекул, математическая модель

Abstract

Цель. Исследовать конформационные изменения лактатдегидрогеназы под действием различных концентраций интермедиатов (пируват, оксалоацетат) в температурном градиенте с последующим построением математической модели. Материалы и методы. Изучение термолабильности лактатдегидрогеназы проводили с использованием метода дифференциальной сканирующей флуориметрии по изменению эндогенной флуоресценции триптофана и тирозина в условиях стабильной концентрации лактатдегидрогеназы и изменяющихся концентраций пирувата и оксалоацетата. Далее была разработана математическая модель для более углубленного рассмотрения поведения каталитического белка. Результаты. Было выявлено, что пируват и оксалоацетат в низких концентрациях оказывают термостабилизирующее воздействие на конформацию лактатдегидрогеназы, влияние пирувата статистически более значимо в сравнении с оксалоацетатом (p менее 0,05). Изучаемые лиганды в высоких концентрациях снижают термостабильность лактатдегидрогеназы. Заключение. Понимание роли малых молекул в регуляции биологических и каталитических процессов долгое время оставалось в тени научного интереса, но сегодня работа в данном направлении выходит на качественно новый уровень. Полученные данные свидетельствуют о возможности малых молекул выступать в качестве лигандов при взаимодействии с каталитическими белками.

The aim of this work was to study the conformational changes of lactate dehydrogenase under the influence of different concentrations of intermediates (pyruvate, oxaloacetate) in the temperature gradient with the subsequent building of a mathematical model. Materials and methods. Thermolability of lactate dehydrogenase was studied using the method of differential scanning fluorimetry to determine the change in endogenous fluorescence of tryptophan and tyrosine under the conditions of stable concentration of lactate dehydrogenase and changing concentrations of pyruvate and oxaloacetate. Further, a mathematical model was developed for a more in-depth consideration of the behavior of the catalytic protein. Results. We found that pyruvate and oxaloacetate in low concentrations have a thermostabilizing effect on lactate dehydrogenase conformation; the effect of pyruvate is statistically more significant in comparison with oxaloacetate (p less 0.05). The studied ligands in high concentrations reduce the thermal stability of lactate dehydrogenase. Conclusion. Understanding the role of small molecules in the regulation of biological and catalytic processes has long remained in the background of scientific interest, but today the work in this direction is reaching a new level. The data obtained indicate the possibility of small molecules acting as ligands when interacting with enzymes.