Enzyme haben eine klar definierte aktive Websites zu ermöglichen, das Substrat-Molekül passt aufwendig. Dies ist oft gepaart mit einer enzymatischen Konformationsänderung vor dem auftreten der Katalyse-Reaktion. Für Vor, die Katalyse Schritt erfordert die Einfügung eines „Glutamat-finger“ zu bilden, die katalytische angeschlossen-in-Konformation, die stabilisiert werden durch Wasserstoff-bonding-Netzwerken zur Verfügung gestellt, die von zwei symmetrischen, positiv geladene Reste.
Für Vor in Eukaryonten, diese beiden symmetrischen, positiv geladene Reste spielen die identische Rolle, die entscheidend für die Spaltung. Also, es wurde lange spekuliert, dass die beiden Analog befindet sich in prokaryotischen Wochen führen die gleiche entscheidende Rolle bei der Spaltung Funktion. Überraschend zeigte die Studie, dass in pAgo, nur eine (Arginin-545) von den beiden Rückstände beteiligt ist, in Spaltung-Funktion. Wenn der andere (Arginin 486) wurde ersetzt durch andere Aminosäuren, die das Enzym noch in der Lage war, zur Aufrechterhaltung der Spaltung Aktivität. Basierend auf diesen Ergebnissen der Studie wird weiter vorgeschlagen, dass R486 möglicherweise spielen andere Rollen, wie die Unterstützung der Einfügung von Glutamat-finger. Die Entdeckung eines solchen frappierenden unterschieden in den Rollen, die diese symmetrischen befindet sich zwischen eAgos und pAgos bietet neuartige Einblicke in die Funktionsweise der Spaltung Funktionen im Laufe der evolution Reise von prokaryote, eukaryote.
Um diese Ergebnisse zu erreichen, rechnerische Methoden kombinieren, Quantum Mechanics, Molecular Mechanics, Molecular Dynamics (QM/MM) angewandt wurden, die zur Aufklärung der cleavage-Reaktion-Mechanismus und das erkennen der funktionalen Rolle der Aminosäurereste. Diese Forschung wurde ermöglicht durch großflächigen high-performance-computing-Ressourcen, die berechnet wurden, die äquivalent zu 10.000 CPU-Kerne für 25 Wochen auf der Shaheen-II-Supercomputer am KAUST in Zusammenarbeit mit Prof. Xin GAO-Gruppe.
„Diese Forschung wurde möglich aufgrund der aktuellen Tag-computing-Fähigkeiten und die Präzision, die QM/MM-Modellierung ermöglicht“, sagte Prof. HUANG Xuhui. „Vergleicht man die Aminosäure-Reste spielen eine wichtige Rolle bei der Ziel-DNA/RNA-Spaltung Schritt in pAgo und eAgo wirft ein Licht auf, wie Gemeldet protein entwickelt sich von Prokaryonten zu Eukaryonten, zu Spalten, DNA/RNA. Diese Informationen können nützlich sein, um letztlich ändern die Ago-protein zur Verwendung als eine verbesserte gene-editing-tool in der Zukunft“, Prof. Huang erklärt.