タンパク質核酸認識におけるハロゲン結合

Halogen Bonds in Protein Nucleic Acid Recognition.

• Antonio Frontera
• Antonio Bauzá

抄録

電子供与体と受容体間の新たな結合力を特定することは、生物学にとって非常に重要な分子認識・凝集現象を正しく理解するための鍵となります。数十年にわたり、核酸（NA）の固体構造を解くために、DNA/RNA塩基のハロゲン化が日常的に行われてきました。しかし、ハロゲンは非共有結合（ハロゲン結合）を起こすことも知られているため、この修飾の効果は単純な原子置換だけではないかもしれません。ここでは、BrまたはI原子を持つハロゲン化NAが、適切に配置されたタンパク質残基とハロゲン結合を形成することを示しています。Protein Data Bank (PDB)を調べると、5-ヨード/5-ブロモウラシル、8-ブロモアデニン、5-ヨードサイトシン塩基を含むいくつかの例が、ハロゲン結合の幾何学的特徴と一致していることがわかった。計算により、この相互作用の好ましい性質と中程度の強さが明らかになり、ハロゲン化塩基がタンパク質とNAの結合に積極的に関与する能力があることが確認された。

Identifying new binding forces between electron donor and acceptor entities is key to properly understanding molecular recognition and aggregation phenomena, which are of inmense importance to biology. For decades, the halogenation of DNA/RNA bases has been routinely carried out to solve solid state structures of nucleic acids (NA). However, the effects of this modification might be deeper than just a simple atom substitution since halogens are also known to undergo noncovalent binding (halogen bonding). Herein we show that halogenated NAs with either Br or I atoms are able to establish halogen bonds with properly disposed protein residues. An inspection of the Protein Data Bank (PDB) reveals several examples involving 5-iodo/5-bromouracil, 8-bromoadenine, and 5-iodocytosine bases that are consistent with the halogen bond geometry features. Computations reveal the favorable and moderately strong nature of this interaction, thus confirming the ability of halogenated bases to actively participate in protein-NA binding.