|
ДокладыИсследование механических свойств белков методом молекулярной динамикиИнститут математических проблем биологии РАН, Россия, 142290, г. Пущино, ул. Институтская, д. 4 1Институт белка РАН, Россия, 142290, г. Пущино, ул. Институтская, д. 4. ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ БЕЛКОВ МЕТОДОМ МОЛЕКУЛЯРНОЙ ДИНАМИКИ
Глякина А.В., Галзитская О.В.1, Балабаев Н.К.
Институт математических проблем биологии РАН, Россия, 142290, г. Пущино, ул. Институтская, д. 4, тел. 8(4967)73-38-19, e-mail: quark777@rambler.ru 1 Институт белка РАН, Россия, 142290, г. Пущино, ул. Институтская, д. 4.
Белки играют важную роль в различных биологических процессах. В то же время они являются весьма перспективными структурными и функциональными элементами будущих наноприборов. Функциональные возможности макромолекул в значительной степени определяются их механическими свойствами. Объектами исследования были два иммуноглобулинсвязывающих домена белков L и G. Оба этих белка состоят из двух концевых β-шпилек (N- и С-шпильки) и спирали между ними. Белки имеют одинаковые пространственные структуры (среднеквадратичное отклонение выравненных Сα-атомов этих белков составляет 1.38 Å), но по аминокислотной последовательности идентичны всего лишь на 15%. В настоящей работе ставится вопрос о сравнении механических свойств этих двух белков. Для этого методом молекулярной динамики (силовое поле AMBER-99 [1]) с использованием явной модели растворителя [2] моделировался процесс разворачивания белков путем растяжения их за концы. Проводилось два типа вычислительных экспериментов. В одном случае белки растягивались за концы с постоянной силой, а в другом – с постоянной скоростью. Было обнаружено, что как при больших силах (F > 800 пН), так и при больших скоростях растяжения (v > 0.0625 Å/пс) средние времена разворачивания и, соответственно, средние максимальные силы реакции, возникающие при разворачивании, для белков L и G оказались близкими. С уменьшением силы и скорости растяжения для разворачивания белка G в среднем требуется большее время и возникает большая сила реакции, чем для белка L. Это говорит о том, что в диапазоне малых скоростей и сил растяжения белок G механически более стабилен по сравнению с белком L. В тоже время, величина прикладываемой силы не изменяет пути механического разворачивания белков L и G [3].
Литература 1. Wang J., Cieplak А., Kollman P.A. How Well a Restrained Electrostatic Potential (RESP) Model Perform in Calculating Conformational Energies of Organic and Biological Molecules? // J. Comp. Chem., 21, 2000, 1049-1074. 2. Lemak A.S., Balabaev N.K. A Comparison between Collisional Dynamics and Brownian Dynamics. // Mol. Simul., 15, 1995, 223-231. 3. Glyakina A.V., Balabaev N.K., Galzitskaya O.V. Mechanical unfolding of proteins L and G with constant force: similarities and differences. // J. Chem. Phys., 131, № 045102, 2009, 1–10.
|
