|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
Изучение электростатической природы белок-лигандного взаимодействия в оранжевом каротиноидном белкетезисы доклада Тезисы
- Авторы: Мамчур А.А., Ярошевич И.А.
- Сборник: СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ VII СЪЕЗДА БИОФИЗИКОВ РОССИИ: в 2 томах
- Том: 1
- Тезисы
- Год издания: 2023
- Место издания: Типография ФГБОУ ВО «КубГТУ» Краснодар, Россия
- Первая страница: 51
- Последняя страница: 52
- Аннотация: Оранжевый каротиноидный белок (ОКБ) играет важную роль в фотосинтетическом аппарате цианобактерий. Цианобактерии - древнейшие организмы, осуществляющие оксигенный фотосинтез - сталкиваются с необходимостью нефотохимического тушения на интенсивном свету для предотвращения окислительного стресса. В отличие от зелёных растений, функцию тушителя у цианобактерий выполняет оранжевый каротиноидный белок. ОКБ представляет собой фоторецептор с молекулярной массой 35 кДа, который активируется синим светом. Он состоит из двух доменов - полностью α-спирального N-концевого домена и смешанного α-спирального/β-листового С-концевого домена, между которыми нековалентно закреплена молекула кантаксантина, необходимая для фотоактивности. При фотоактивации ОКБ переходит в физиологически активное красное состояние посредством образования многочисленных промежуточных соединений, а квантовый выход такого перехода чрезвычайно низок (около 0,2%). Уникальность ОКБ состоит в том, что это единственный из известных фотоактивных белков, в котором в качестве фоточувствительных хромофоров используются каротиноиды. В рамках данного исследования был проведён расчёт молекулярной динамики темнового варианта ОКБ длительностью 1 мкс с использованием программного пакета GROMACS версии 2020.1 [1] и силового поля OPLS-AA [2]. Были выбраны шаг интеграции 1 фс и периодические граничные условия. Симуляция проводилась при температуре 300К и давлении 1 атм, которые поддерживались с помощью алгоритмов V-rescale [3] и Parrinello-Rahman [4] соответственно. Для кулоновских и ван-дер-ваальсовых взаимодействий был задан радиус отсечки 12 Å. Электростатические эффекты контролировались алгоритмом PME [5]. Белок был растворён в воде (модель TIP4P), 7 ионов натрия были добавлены для нейтрализации системы. Перед проведением молекулярной динамики система была подвержена процедуре минимизации энергии и последующего нагревания с 5 до 300К. Анализ данных проводился с помощью языка программирования Python версии 3.9.12. Для упрощения анализа атомы пи-сопряжённой цепи кантаксантина были пронумерованы от 0 до 25, начиная с кислорода кето-группы, расположенной ближе к N-концу белка. Мы рассчитали электростатический потенциал на каждом атоме кантаксантина - сумму потенциалов, созданных атомами белка как точечными зарядами. Было показано падение среднего по траектории электростатического потенциала вдоль пи-сопряженной цепи кантаксантина с амплитудой 25 мВ. При этом явление оказалось ступенчатым: с 0 до 10 атома происходит линейное падение потенциала на 10 мВ, а с 11 по 22 атом - линейное падение потенциала на 15 мВ с большим углом наклона прямой. Потенциал 22-25 атомов значительно не изменяется и колеблется вокруг отметки -40мВ.Интересно, что наибольший вклад в формирование электростатического потенциала, созданного белком, вносят аминокислоты ARG155, GLU244, PHE315. Полученные результаты станут основой для дальнейших исследований, предполагающих введение точечных замен и применения квантово-химического подхода для оценки влияния изменений в структуре белка на спектральные свойства каротиноидов.
- Добавил в систему: Мамчур Александра Александровна