Русский
!

Conference publications

Abstracts

XIV conference

Steered molecular dynamics of ion migration in glycine, acetylcholine and GABAA receptor channels

Tereshkina K.B., Tereshkina E.V., Shaitan K.V.

119992 Moscow, Leninskie gory 1-12, MSU, faculty of biology, dept. of bioengineering

В суперсемейство никотинового ацетилхолинового рецептора входят глициновый рецептор, рецепторы ГАМКА, ГАМКС и 5НТ3, которые обеспечивают синаптическую нейропередачу путём комформационных изменений, вызываемых связыванием нейромедиатора. Рецепторы ГАМКА, ГАМКС и глициновый рецептор (ГлиР) входят в тормозные синапсы. При открытии канала рецептора, образованного пятью субъединицами, в клетку начинают поступать ионы Cl- [1]. Ацетилхолиновый рецептор входит в возбуждающие синапсы и имеет также пентамерную структуру, причем через открытый канал в клетку поступают ионы Na+ [2].

В последние годы накоплен большой экспериментальный материал, касающийся исследований ионной проводимости глицинового рецептора и его мутантных форм. Однако структурные изменения и молекулярные механизмы миграции ионов остаются до сих пор не совсем ясными. В данной работе с использованием методов моделирования по гомологии в сочетании с управляемой молекулярной динамикой построены модели: ионного канала глицинового рецептора, состоящая из ТМ2-доменов a1-субъединиц; мутантной формы канала - ГлиР-STM; ГАМКА рецептора, - и проведено изучение миграции ионов в каналах. Проводилось также исследование миграции ионов в канале никотинового ацетилхолинового рецептора. Трёхмерная структура канала бралась из Базы данных белковых структур PDB: 1OED. При изучении миграции ионов использовался разработанный протокол управляемой молекулярной динамики [3].

В результате исследований было установлено, что модели канала, получаемые по гомологии нуждаются в значительной корректировке с учетом данных управляемой молекулярной динамики. Было показано, что для получения функционально активного хлорного канала ацетилхолинового рецептора необходимо произвести повороты спиралей, формирующих интерьер канала относительно их осей и оси канала в целом. Все вычислительные эксперименты проводились в двух вариантах - в случае сольватированного и несольватированного канала. При этом было выяснено, что степень сольватации ионов и комплексов играет ключевую роль в процессах миграции. В случае ацетилхолинового и ГАМКА рецепторов были проведены исследования по миграции ионов Na+ и Cl- и их сольватированных комплексов. Были получены профили энергии для миграции ионов, а также установлен ряд проводимостей канала глицинового рецептора - Cl- > Br- > I- >SCN-, который полностью согласуется с экспериментальными данными.

Работа выполнена при поддержке РФФИ (07-04-01169, 06-04-08136), Роснауки, Рособразования и US CRDF (2803).

Литература.

1. Legendre P. The glycinergic inhibitory synapse//Cell Mol Life Sci - 2001, 58 (5-6), 760-793.

2. Unwin N. Refined structure of the nicotinic acetylcholine receptor at 4A resolution // J Mol Biol, 2005, 346 (4), 967-989.

3. Шайтан К.В. и др. Неравновесная молекулярная динамика наноструктур, включая биологические // Химическая физика, 2006, 25 (9), 31-48.

© 2004 Designed by Lyceum of Informational Technologies №1533