|
ДокладыМолекулярно-динамическое моделирование протонных полуканалов FoF1-АТФ синтазыНИИ цитохимии и молекулярной фармакологии, Россия, 115404, Москва, ул.6-ая Радиальная 24/14, +74953274987, ivontsin@icmph.ru Основным источником энергии в клетке для многих физиологических и биохимических процессов являются молекулы аденозинтрифосфата (АТФ). В клетке образование АТФ осуществляется белковым комплексом FoF1-АТФ синтазой с использованием электрохимического градиента ионов водорода. Перенос протонов через мембранный фактор Fo является одним из важнейших процессов в каталитическом цикле фермента. Однако точные траектории движения протонов до сих пор не установлены, поскольку расположение и структура полуканалов все еще являются предметом исследования. Для анализа возможных областей движения протона было проведено молекулярно-динамическое моделирование мембранной части FoF1-АТФ синтазы из E. coli [PDB ID: 6VWK], встроенной в липидный бислой и водную среду. Была исследована структурная динамика радикалов аминокислот, а также гидратация белка. Описана сеть полярных аминокислотных остатков и молекул воды, которые оказывают существенное влияние на транспорт протонов. Входной полуканал имел сложную структуру с двумя входами в виде водных лакун и высококонсервативной цепью переноса протона около Asp61 c-субъединицы, включающей существенные аминокислотные остатки. Кроме того, были определены области локализации трех структурных молекул воды (W1-W3), необходимых для замыкания цепи переноса протона. При этом выходной полуканал представлял собой просто водную лакуну, через которую протон мог легко перемещаться in bulk. Также мы обнаружили стабильные пространственные положения (SP1-SP3) радикалов Asn214 и Gln252 a-субъединицы. Установлено, что aAsn214 в положении SP3 и aGln252 в SP1, SP2 были ориентированы в сторону cAsp61 и предположительно могли протонировать его через W1. При этом в положении SP1 aAsn214 был ориентирован в сторону aHis245, поэтому цепь переноса протона всегда была незамкнута и вероятность нахождения aAsn214 в положении SP1 или SP3 будет определять время протонного транспорта. Также, мы обнаружили еще одно редкое положение SP3, в котором aGln252 был ориентирован на aAsn116 и aSer144, которые находятся в стороне от «основного маршрута H+» и могут являться протонной ловушкой. Полученная в работе сеть полярных аминокислотных остатков и молекул воды позволит провести моделирование траекторий движения протона через мембранную часть белка с учетом всех внешних полей, а также послужит основой для интерпретации исследований по сайт-специфическому мутагенезу.
Материалы доклада |
