English
!

Доклады

Изучение наномеханики супервторичных структур методами молекулярного моделирования

Минин К.А., Жмуров А.А., Жмурова Н.В.1

Московский физико-технический институт

1Рязанский государственный университет им. С.А. Есенина

!Просмотр формул возможен только при работающем JavaScript. Пожалуйста, включите поддержку JavaScript в настройках вашего браузера.

Одним из наиболее часто встречающихся супервторичных структур являются суперспирали, состоящие из нескольких $\alpha$-спиралей, закрученных друг относительно друга. Во многих случаях суперспирали могут быть связаны с механической функцией. Например, хвост молекулы миозина представляет собой двойную суперспираль. При сокращении мышцы, энергия поступательного движения головной части молекулы передается через этот суперспиральный учаток. Другим примеров является молекула фибриногена --- основная молекула кровяного сгустка. Фибриноген состоит из трех глобулярных доменов, соединенных между собой двумя тройными суперспиралями. Цитоскелет клетки содержит промежуточные филламенты --- ещё один пример суперспиральных белков.

Механические свойства суперспиральных структур часто становились объектом исследований как экспериментальными, так и вычислительными методами. В ходе этих исследований, были обнаружены уникальные механические свойства этих молекулярных систем. При малой нагрузке, ответ на механческое воздействие эластичен. По достижению некоторого критического растяжения, сила реакции молекулы перестает расти и молекула переходит в пластичный режим деформации. После полного растяжения, сила начинает расти нелинейно. На сегодняшний день данное поведение суперспиралей связали с уникальным фазовым переходом от $\alpha$-спиралей к $\beta$-листам.

В данной работе, методами молекулярного моделирования был исследован ряд суперспиральных фрагментов различных белков. Для исследования были выбраны системы, которые обладают различными структурными особенностями, отличаются количеством $\alpha$-спиралей, имеют параллельную и антипараллельную структуру. Для всех систем была обнаружена похожая зависимость силы от растяжения. Наличие критической силы, при которой система переходит от эластичного режима к пластичному было связано с преобразованием $\alpha$-спиралей в $\beta$-листы. Было показано, что для параллельных суперспиралей критическая сила линейно зависит от количества спиралей, хотя коэффициент наклона этой зависимости большее единицы. Данная закономерность показывает, что в пластичном режиме между $\alpha$-спиралями в суперспиралях существует кооперативность. Интересно, что критическая сила для антипараллельных суперспиралей несколько ниже. В тоже время, жесткость антипараллельной суперспирали в эластичном режиме несколько выше.

© 2004 Дизайн Лицея Информационных технологий №1533