WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

сначала разрушается третичная структура, после этого разворачиваются элементы вторичной структуры, две - шпильки и две -спирали. При растяжении -спиральная конфигурация и -шпильки переходят, в конечном итоге, в наименее компактную для белков конфигурацию, конфигурацию нити.

Растяжение белка при постоянных значениях внешней силы позволило обнаружить существенное различие внутренних сил, ответственных за формирование структурных элементов различных уровней альбебетина.

Зависимость удлинения белковой цепи от значений прилагаемой к N- и Cконцевым участкам силы является ступенчатой (Рис. 11).

Рис. 11. Зависимость расстояния между N- и C-концевыми участками альбебетина от значений внешней силы.

После полного разворачивания самопроизвольное восстановление нативной структуры (рефолниг) альбебетина не наблюдалось. Сильное притяжение крупных разноименно заряженных остатков друг к другу приводило к их сближению в пространстве до начала формирования вторичной структуры. Во всех случаях альбебетин переходил в состояние клубка с небольшой долей спирализованных участков цепи.

Заключение Разработанные методы предоставляют новый подход к изучению процесса фолдинга биополимеров на упрощенной модели, способной к структурной самоорганизации. Представленная модель позволяет наблюдать во времени процесс формирования пространственных структур, схожих с основными элементами вторичной структуры белков и нуклеиновых кислот.

На данной модели показано, что формирование таких структурных элементов, как одинарные и двойные спирали, свойственно не только биополимерам, но и более простым линейным полимерам, в том числе, и с боковыми группами. При увеличении отношения параметра LD-потенциала rmin, к равновесной длине b валентной связи в ряду конечных структур наблюдается переход от более компактных одинарных спиралей, схожих с спиралями белков и полипептидов, к двойным спиралям, схожим с двойными спиралями РНК и ДНК. Процесс структурной самоорганизации рассмотренных модельных полимеров протекает последовательно и зависит от начальной конфигурации. На примере комплекса полимера и нанотрубки показано, что и для простейших систем может быть реализован процесс активного фолдинга при условии специфического взаимодействия полимерной цепи со вспомогательными молекулярными структурами.

Введение в модель боковых заместителей позволяет увеличить параметрическую устойчивость конечных структур определенного типа.

Кроме того, полимерные цепи с боковыми заместителями способны формировать структуры, которые не наблюдались у неразветвленных полимерных цепей.

На полноатомной модели полиаланина показана возможность протекания фолдинга биополимеров по классической схеме аналогично процессу структурной самоорганизации простых модельных полимеров.

Промежуточные структуры, возникающие при переходе полиаланина из конфигурации в конформацию -спирали схожи с промежуточными структурами, возникающими при структурной самоорганизации простых модельных полимеров.

Зависимость конечного удлинения альбебетина от величины внешней силы, направленной на растяжение молекулы, является ступенчатой.

Скачкообразное изменение эффективной длины молекулы при увеличении величины прилагаемой к ней силы является признаком существенного различия внутренних сил, ответственных за формирование структурных элементов различных уровней. Подобный ярко выраженный ступенчатый характер зависимости удлинения от величины внешней силы можно ожидать у белков с лабильной третичной структурой таких, как альбебетин. В то же время, электростатическое взаимодействие отдаленных (в последовательности) разноименно заряженных аминокислотных остатков албебетина достаточно велико и прерывает процесс последовательного рефолдинга.

Значение эффективного коэффициента жесткости -спирали додекааланина при растяжении вдоль главной оси, полученное в вычислительном эксперименте управляемой молекулярной динамики, попадает в описанный в литературе диапазон значений. Значения сил, необходимые для разворачивания третичной структуры альбебетина также хорошо согласуются с описанными ранее экспериментальными значениями для белков со схожей пространственной структурой. Это дает основание заключить, что применение данного протокола МД приводит к результатам, сопоставимым с экспериментальными данными.

Выводы 1) Структурная самоорганизация рассмотренных модельных биополимерных цепей является последовательным процессом, в результате которого реализуется пространственная структура, состоящая из конечного числа типов элементарных структурных блоков. Время, необходимое для формирования зародыша регулярной пространственной структуры в условиях численного эксперимента лежит в диапазоне 20 – 100 пс.

2) Отношение параметров взаимодействия между звеньями цепи определяет набор устойчивых структурных элементов. В зависимости от величины соотношения параметров простая полимерная цепь может формировать структуры, имеющие геометрическое сходство с элементами вторичной структуры белков или нуклеиновых кислот.

3) Начальная конфигурация влияет на путь структурообразования модельных биополимеров, определяя конечную пространственную структуру в целом.

4) Поведение относительно простой модельной цепи при сворачивании, а также сходство конечных упорядоченных структур с основными элементами вторичной структуры белков и нуклеиновых кислот свидетельствуют о том, что основную роль в специфическом сворачивании биомакромолекул играют общие для различных классов биополимеров динамические свойства, определяемые грубым рельефом энергетической поверхности.

5) Введение боковых заместителей может приводить к формированию уникальных типов структур, не наблюдаемых у неразветвленных цепей.

Однако в большинстве случаев боковые заместители вносят в процесс структурной самоорганизации менее критичные возмущения в виде изменения диапазона параметров взаимодействия, при которых происходит формирование того или иного типа пространственной структуры.

6) На примере полноатомной модели пептида Ala12, продемонстрировано, что фолдинг биополимеров может происходить по схеме, описанной для модельной структуры.

7) Ступенчатый характер разворачивания белка при растяжении является следствием существенного различия величины сил, ответственных за разворачивание структурных элементов различных уровней.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Шайтан К. В., Турлей Е. В., Голик Д. Н., Терёшкина К. Б., Левцова О. В., Федик И. В., Шайтан А. К., Ли А., Кирпичников М. П. Динамический молекулярный дизайн био- и наноструктур // Российский химический журнал – 2006 - T. L (№ 2). – С. 53-65.

2. Шайтан К. В., Турлей Е. В., Голик Д. Н., Терёшкина К. Б., Левцова О. В., Федик И. В., Шайтан А. К., Кирпичников М. П. Молекулярная динамика и дизайн био- и наноструктур // Вестник биотехнологии и физикохимической биологии - 2005b. - T. 1 (Вып. 1). - C. 66-78.

3. Шайтан К. В., Турлей Е. В., Голик Д. Н., Терёшкина К. Б., Левцова О. В., Федик И. В., Шайтан А. К., Кирпичников М. П. Неравновесная молекулярная динамика био- и наноструктур // Химическая физика - 2006b. - T. 25 (Вып. 9). - C. 31-48.

4. Федик И. В., Шайтан К. В. Рефолдинг модельного полимера при взаимодействии с нанотрубкой // Биофизика – 2008 – Т. 53 (Вып. 1). – С. 6165.

5. И.В. Федик, К.В.Шайтан - Влияние силового поля и начальных параметров на динамику фолдинга // Сборник тезисов Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов2004". М.: МГУ. – 2004.

6. И.В. Федик – Управляемая молекулярная динамика разворачивания и рефолдинга белковых структур // Сборник тезисов Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов2006". М.: МГУ. – 2006.

Pages:     | 1 | 2 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»