Архив публикаций

Тезисы

XX-ая конференция

Механические свойства C-кадгерина по результатам молекулярно-динамического моделирования

Лихачев И.В., Балабаев Н.К.

ilya_lihachev@mail.ru

Молекулы семейства кадгеринов играют важную роль в процессах межклеточной адгезии. Принято считать, что кадгерин – Ca2+-зависимый гликопротеин в составе межклеточных контактов. Экстрацеллюлярная часть кадгерина состоит из 5 повторяющихся доменов EC1-EC5. Согласно структуре C-Cadherin из Protein Data Bank (PDB), между доменами располагаются по 3 иона Ca2+. Считается, что именно эти ионы влияют на механические свойства белка, позволяя ему сохранять свою форму.

Работа посвящена исследованию механических свойств C-Cadherin методом молекулярной динамики. Помимо структуры кадгерина из PDB, были проведены опыты с C-Cadherin с заменой ионов Ca2+ на ионы Mg2+, K+ и Na+.

Моделирование молекулярной динамики (МД) кадгерина проводилось с помощью программного комплекса PUMA. Для анализа полученных траекторных файлов использовалась программа TAMD (Trajectory analyzer of molecular dynamics). Обе программы разработаны в ИМПБ РАН. Результаты нашего моделирования кадгерина с ионами Ca2+, Na+, K+ хорошо согласуются с данными [3] .

Проведены МД-эксперименты с четырьмя структурами C-Cadherin (c 12 ионами Ca2+ и Mg2+, и с 24 ионами Na+ и K+). Они включали релаксацию начальной структуры, растяжение за концы с постоянной скоростью, циклическое растяжение/сжатие с постоянной скоростью (0,1 А/пс), растяжение с постоянной силой (100, 200, 400, 800 пН) и др.

Также были проведены исследования степени влияния каждого иона на механические свойства. Для этого были рассмотрены только два домена EC1 и EC2 в 8 экспериментах по растяжению с постоянной скоростью 0.1 А/пс (полные комбинации наличия/отсутствия каждого из 3 ионов).

В настоящей работе проведены МД-эксперименты кадгерина с ионами магния. Показано, что кадгерины с ионами магния и кальция обладают схожими механическими характеристиками. Поведение кадгерина с ионами калия и натрия отлично от его поведения с ионами магния и кальция.

Литература

1. Лихачев И.В., Балабаев Н.К. Анализатор траекторий молекулярной динамики. – Математическая биология и биоинформатика, 2007, том 2, №1, с.120-129.

2. Лихачев И.В., Балабаев Н.К. Построение расширенных динамический контактных карт по данным молекулярно-динамических рассчетов. – Математическая биология и биоинформатика. 2009. Т. 4. № 1. С. 36-45.

3. Sotomayor Marcos, Schulten Klaus, The Allosteric Role of the Ca2+ Switch in Adhesion and Elasticity of C-Cadherin. Biophysical Journal 94, 2008, 4621–4633.

• открыть в PDF формате (на русском языке) (PDF)