WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 | 2 ||

–Cl- (E,r, начальная точка – на уровне первого кольца Arg); –Cl- (M,r, заряд q=0.852); –Cl- (M,r, параметры потенциала Леннард-Джонса соответствуют CCl4); – F- (M,r); – HCO- (M,r); – I- (M,r); – I- (M,R); – I- (E,r); – Na+ (M,r); – Na+ (M,R); – Na+ (E,R); –SCN- (M,r); –SCN- (M,R). Сплошными линиями показано изменение коэффициентов диффузии для иона хлора.

Коэффициент диффузии ионов сквозь пору канала зависит как от эффективного заряда иона, так и от абсолютного значения эффективных зарядов на атомах воды гидратной оболочки. Наблюдается также зависимость от радиуса D, м /с канала. В среднем, коэффициент диффузии ионов в более узком канале ниже.

Диффузия иона Cl- происходит быстрее по направлению внутрь клетки. В случае остановки иона в области первого аргининового кольца дальнейшее продвижение иона замедляется в среднем в 2,2 раза. При силе F=5 ккал/(моль) коэффициент диффузии Cl-, определяемый по формуле Эйнштейна, наиболее близок к экспериментальному и составляет 0.8110-9м2/с. Увеличение силы выше некоторого предела увеличивает эффективный коэффициент диффузии, повидимому, за счет образования неравновесного поля деформаций в канале (среде).

На основании выражения для оценки проводимости канала:

c gmax (c) = e F r0 D kT, где e – заряд электрона, F – постоянная Фарадея, k – постоянная Больцмана, T – температура, D – коэффициент диффузии, ro – эффективный радиус канала, был получен следующий ряд проводимостей для открытого канала глицинового рецептора: Cl- > Br- > I- >SCN-, который согласуется с экспериментальными данными.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ Таким образом, разработанные методы и протоколы управляемой молекулярной динамики позволяют получить новую информацию о динамике и функционировании сложных молекулярных систем. Конструирование мембранной части глицинового рецептора по гомологии с ацетилхолиновым рецептором и изучение прохождения ионов Na+ и Cl- показало, что при воссоздании структуры канала глицинового рецептора (сформированного пятью -спиралями) необходимо так поворачивать -спирали друг относительно друга, чтобы внутрь канала были экспонированы положительно заряженные остатки. Это согласуется с имеющимися экспериментальными данными по проводимости глициновых рецепторов, мутантных по данным аминокислотным остаткам. В закрытом состоянии канала -спирали расположены параллельно друг другу. Переход канала из закрытой в открытую конформацию происходит при повороте каждой -спирали на угол порядка 20о с образованием суперспирали.

В закрытом состоянии канала торможение ионов происходит за счёт двух составляющих: электростатического взаимодействия иона с заряженными боковыми группами и стерических препятствий. Миграции ионов препятствуют два кольца, составленных из боковых радикалов аминокислотных остатков, экспонированных внутрь канала. Это положительное кольцо из остатков аргинина (диаметр поры в этом сечении 4) и нейтральное кольцо из остатков метионина (диаметр поры в данном сечении 3). В открытом состоянии канала внутрь также экспонированы два положительно заряженных кольца из остатков аргинина. Однако диаметр канала на уровне колец составляет 5,1 5,2, что согласуется с данными по проводимости канала для различных анионов.

Отрицательные ионы теряют гидратную оболочку при взаимодействии с положительно заряженными остатками первого кольца. Показано также, что миграция положительных ионов не происходит дальше уровня первого кольца за счёт сильного электростатического отталкивания. Модельными вычислительными экспериментами установлено, что динамика прохождения ионов через канал чувствительна к достаточно тонкому балансу электростатических взаимодействий. Характерное время прохождения отрицательных ионов сквозь пору канала зависит как от эффективного заряда иона, так и от абсолютного значения эффективных зарядов на атомах воды гидратной оболочки. При прохождении ионов через открытый канал средняя скорость прохождения иона возрастает с увеличением параметра диэлектрической проницаемости. Начиная с =4 транспорт иона Cl- становится нечувствителен к заряженным атомам внутри канала.

Наиболее хорошее совпадение расчётной проводимости канала с имеющимися экспериментальными данными наблюдается в силовом поле AMBERпри использовании столкновительного термостата, F=3 5 ккал/(моль), =2.

При амплитуде внешнего силового поля F=5 ккал/(моль) и =2 коэффициент диффузии наиболее близок к экспериментальному и составляет 0.8110-9м2/с.

Полученный ряд проводимости для различных ионов при этих параметрах МД протокола имеет вид Cl- > Br- > I- >SCN-, который полностью совпадает с экспериментальными данными.

На основании вышеизложенных результатов можно сделать следующие выводы.

ВЫВОДЫ 1. В закрытом состоянии канала глицинового рецептора -спирали расположены параллельно друг другу, внутрь канала экспонированы положительно заряженные остатки аргинина. Переход канала из закрытой в открытую конформацию происходит при повороте каждой -спирали на угол порядка 20о с образованием суперспирали.

2. Торможение ионов в закрытом состоянии канала происходит за счёт двух составляющих: электростатического взаимодействия иона с заряженными боковыми группами (остатки аргинина) и стерических препятствий (остатки метионина).

3. В открытом состоянии диаметр канала на уровне аргининовых колец составляет 5,1 5,2, что согласуется с данными по диаметру различных анионов, проходящих через канал. При взаимодействии с положительно заряженными остатками первого кольца отрицательные ионы теряют гидратную оболочку и проходят сквозь канал, положительных ионы – не могут преодолеть этот барьер.

4. Динамика прохождения ионов через канал чувствительна к балансу электростатических взаимодействий. При прохождении ионов через открытый канал средняя скорость прохождения иона возрастает с увеличением параметра диэлектрической проницаемости среды. Начиная с =4 движение иона Cl- становится нечувствительным к небольшим вариациям атомных зарядов внутри канала.

5. При установленных параметрах МД протокола: силовое поле AMBER99, столкновительный термостат, F=5 ккал/(моль), =2 коэффициент диффузии наиболее близок к экспериментальному и составляет 0.8110-9м2/с, а полученный ряд проводимости для различных ионов при этих параметрах имеет вид Cl- > Br- > I- >SCN-, который полностью совпадает с экспериментальными данными.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ 1. Шайтан К. В., Терёшкина К. Б. – Молекулярная динамика белков и пептидов: Учебно-методическое пособие. М.: Ойкос – 2004 – 103с.

2. Шайтан К. В., Беляков А. А., Леонтьев К. М., Сарайкин С. С., Михайлюк М. Г., Егорова К. Б., Орлов М. В., Геометрия энергетической поверхности и конформационная динамика: от углеводородов - к белкам и пептидам, // Хим.физ., 2003. – Т. 22. – №2. – С. 57-68.

3. Egorova K. B., Shaitan K. V., Ermilov A. Y. – Molecular Dynamics of Strained Retinal in Various Electronic States // International Journal of Quantum Chemistry. – 2004. – V. 94 – P. 219-225.

4. Shaitan K. V., Tereshkina K. B. – Molecular Dynamics of Small Peptides Using Ergodic Trajectories. In: Bioinformatics of Genome Regulation and Structure II (N. Kolchanov and R. Hofestaedt, eds. ), Springer Science+Business Media. – 2005. – P. 271-284.

5. Терёшкина К. Б., Шайтан К. В., Левцова О. В., Голик Д. Н. – Молекулярная динамика олигопептидов 6. Сравнительное изучение сечений Пуанкаре монопептидных структур в средах с различной гидрофобностью. // Биофизика. – 2005. –Т. 50. – № 6. – С. 974-985.

6. Шайтан К. В., Турлей Е. В., Голик Д. Н., Терешкина К. Б., Левцова О. В., Федик И. В., Шайтан А. К., Кирпичников М. П. – Молекулярная динамика и дизайн био- и наноструктур // Вестник биотехнологии и физико-химической биологии. – 2005. – Т. 1. – Вып. 1. – С. 66-78.

7. Шайтан К. В., Турлей Е. В., Голик Д. Н., Терешкина 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. 50. Вып. 2. С. 53-65.

8. Шайтан К. В., Турлей Е. В., Голик Д. Н., Терешкина К. Б., Левцова О. В., Федик И. В., Шайтан А. К., Кирпичников М. П. – Неравновесная молекулярная динамика био- и наноструктур // Химическая физика. – 2006. Т. 25. № 7.

9. Egorova K. B., Shaitan K. V. – Ab initio Simulation of Internal Rotation in Protonated Retinal. // Abstracts of the 4-th Electronic Session of the V.A. Fock School on Quantum and Computational Chemistry. Novgorod-the-Great, 2001. – http://194.226.222.41/fock/proceedings/4/470/retinal.htm.

10. Egorova K. B., Shaitan K. V., Ermilov A. Yu.. – The Effect of Protonation on Internal Rotation in Retinal. // Abstracts of the 5-th session of the V.A. Fock School on Quantum and Computation Chemistry. Novgorod-the-Great. – 2002. – P. 87.

11. Егорова К. Б., Шайтан К. В. – О физических основах функционирования молекулярных машин на примере ретиналя. // Первая Национальная Конференция “Информационно-вычислительные технологии в решениии фундаментальных научных проблем и прикладных задач химии, биологии, фармацевтики, медицины”. Сборник тезисов. Москва. – 2002. – С. 62-63.

12. Egorova K. B., Shaitan K. V. – Molecular Dynamics of the Quasi-Carnot Cycle for Retinal Isomerization Molecular Machine. // Proceedimngs of the V International Congress on Mathematical Modeling. Book of Abstracts. Moscow. – 2002. – V. 2. – P. 231.

13. Egorova K. B., Ermilov A. Yu., Shaitan K. V. – Isomerization of unsaturated molecules in various electronic sates by the example of butadiene and retinal. // Proceedimngs of the 6-th Session of the V.A. Fock School on Quantum and Computational Chemistry. Velikiy Novgorod. – 2003. – P. 115.

14. Egorova K. B., Shaitan K. V. – Retinal Isomerization in Terms of Quantum Chemistry and Molecular Dynamics // European Biophysics Journal. V. 32.(3). – 2003. – P. 214.

15. Егорова К. Б., Левцова О. В.– Сравнительное изучение динамического поведения аминокислотных остатков в воде, метаноле и столкновительной среде // Сборник тезисов Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов-2004". М.: МГУ. – 2004. – Т. 1. – С. 14.

16. Егорова К. Б.– Молекулярная динамика трансмембранных доменов ТМальфа субъединицы глицинового рецептора и бета 2 субъединицы ацетилхолинового рецептора // Сборник тезисов Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов-2004".

М.: МГУ. – 2004. – Т. 1. – С. 15.

17. Левцова О. В., Егорова К. Б.– Кинематика конформационных переходов природных аминокислотных остатков // Сборник тезисов Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов-2004". М.: МГУ. – 2004. – Т. 1. – С. 19-20.

18. Egorova K. B., Shaitan K. V. – Dynamic Properties of Natural Aminoacids Residues (a comparative study) // FEBS J., 2004. – V. 271. – Supp. 1. – P.63.

19. Egorova K. B., Shaitan K. V. – Dynamic Properties of Natural Aminoacids Residues (a comparative study) // FEBS Forum for Young Scientists,

Abstract

book, Warsaw, 2004. – P.15.

20. Egorova K. B., Levtsova O. V., Shaitan K. V. – Aminoacid Residues in Water, Simulated Water and Methanol Environment (a Comparative Molecular Dynamic Study) // Proceedimngs of the VI International Congress on Mathematical Modeling, Nizhny Novgorod, 2004. – P.495.

21. Tereshkina K. B., Shaitan K. V. – Ionic migration through glycine channel // FEBS Journal, 2005. –V. 272 (s1). – C1-066P.

22. Tereshkina K. B., Shaitan K. V. – Ionic migration through glycine channel // FEBS Forum for Young Scientists: Abstracts, Visegrad, 2005. – P.122.

23. Tereshkina K. B., Shaitan K. V. – Molecular dynamics of migration of ions and complexes through the glycine receptor TM2 domain // European Biophysics Journal with Biophysics Letters, 2005. – V. 34(6). – P. 656.

24. Шайтан К. В., Терешкина К. Б., Турлей Е. В., Левцова О. В., Ли А., Голик Д. Н. – Методы управляемой динамики для молекулярного дизайна сложных мембранных структур // Материалы третьего съезда Общества Биотехнологов России им. Ю. А. Овчинникова, Макс Пресс, Москва, 2005. – C.26.

25. Ли А.-Б., Терешкина К. Б., Шайтан К. В.– Механизм открытия канала ацетилхолинового рецептора // Сборник тезисов международной школыконференции молодых ученых "Системная биология и биоинженерия", 2005.

– C.108.

26. Терёшкина К. Б., Шайтан К. В.– Сравнительное изучение динамического поведения СЕМАКСА и его аналогов // Материалы Московской международной конференции "Биотехнология и медицина", 2005. – C.50.

27. Щука Т. В., Терешкина К. Б.– Сравнительное изучение молекулярной динамики антимикробных пептидов буфорина и магаинина // Сборник тезисов Международной научной конференции студентов, аспирантов и молодых учёных "Ломоносов-2006". М.: МГУ. – 2006. – С. 259.

Pages:     | 1 | 2 ||






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