ИСТИНА

Эффективный подход к исследованию электронно-конформационных взаимодействий П.А.Мамонов, П.М.Красильников, А.Б.Рубин Биологический ф-т МГУ им.~М.В.~Ломоносова, Россия, 119991, Москва, Воробьевы горы, д.1, стр.12, +74959394367, piton@erg.biophys.msu.ru Актуальной задачей современной молекулярной биофизики является исследование структурно-функциональных отношений в белках. В частности значительный интерес представляет исследование конформационных механизмов регуляции активности белков, осуществляющих окислительно-восстановительные реакции. Традиционно задачи такого рода считаются областью применения молекулярного моделирования. Однако многие функциональные и адаптационные процессы в биомолекулах происходят за времена на порядки превышающие времена доступные для моделирования и в этом смысле являются редкими событиями. Для их моделирования необходимы искусственные приемы, позволяющие повысить их вероятность на временах доступных для моделирования. Одним из современных подходов к данной проблеме является метод метадинамики [1]. Данный метод позволяет моделировать маловероятные события в молекулярных системах, а также эффективно рассчитывать поверхности свободной энергии в пространстве произвольных степеней свободы молекулярной системы, называемых далее коллективными переменными. На сегодняшний день данный метод хорошо зарекомендовал себя в таких областях как моделирование фазовых переходов в конденсированных средах, моделирование сворачивания полипептидов, исследование конформационноой подвижности сложных молекул. В нашей работе мы впервые используем данный метод для исследования электронно-конформационных взаимодействий, сопровождающих модельную окислительно-восстановительную реакцию между ионами железа $Fe^{2+}$ и $Fe^{3+}$ в водном растворе [2]. С этой целью мы применяем метод метадинамики, используя в качестве коллективной переменной энергию сродства к электрону участников реакции. Анализируя результаты работы алгоритма мы идентифицируем пространственные степени свободы исследуемой системы, участвующие в активационном процессе, а также описываем сам активационный процесс. Полученные результаты исследования простой модельной системы находятся в количественном согласии с экспериментальными наблюдениями и дают адекватную физическую картину структурных изменений в водном комплексе железа, сопровождающих активационный процесс. Мы полагаем, что предлагаемая методика может оказаться эффективным инструментом исследования механизмов конформационной регуляции окислительно-восстановительных процессов в белках. A.Laio, F.L.Gervasio Rep. Prog. Phys. 71, 126601, 2008. J.Silverman, R.W.Dodson J. Phys. Chem. 57, 846, 1952.