Все выпуски

[ Switch to English ]

Молекулярно-динамическая оценка механических свойств фибриллярного актина

Кубасова Н.А., Цатурян А.К.
 pdf (1110K)

Актин — консервативный структурный белок, который экспрессируется в клетках всех эукариот. При полимеризации он образует длинные нити фибриллярного актина, или F-актина, которые участвуют в формировании цитоскелета, в мышечном сокращении и его регуляции, а также во многих других процессах. Динамические и механические свойства актина важны для взаимодействия с другими белками и реализации его многочисленных функций в клетке. Мы провели молекулярно-динамические (МД) расчеты сегмента актиновой нити, состоящего из 24 мономеров, в отсутствие и в присутствии MgADP, с явным учетом растворителя и при физиологи- ческой ионной силе при 300 К длительностью 204,8 нс в силовых полях AMBER99SB-ILDN и CHARMM36 в программной среде GROMACS, используя в качестве исходной структуры современные структурные модели, полученные методом криоэлектронной микроскопии высокого разрешения. МД-расчеты показали, что стационарный режим флуктуаций структуры длинного сегмента F-актина вырабатывается через 80–100 нс после начала МД-траектории. По результатам МД-расчетов оценили основные параметры спирали актина и ее изгибную, продольную и торсионную жесткости, используя участок расчетной модели, достаточно далеко отстоящий от ее концов. Оцененные значения шага (2,72–2,75 нм) и угла (165–168◦) спирали F-актина, его изгибной (2,8–4,7 · 10−26 Н · м2), продольной (36–47 · 10−9 Н) и торсионной (2,6–3,1 · 10−26 Н · м2) жесткости хорошо согласуются с результатами наиболее надежных экспериментов. Результаты МД-расчетов показали, что современные структурные модели F-актина позволяют достаточно аккуратно описать его динамику и механические свойства при условии использования расчет- ных моделей, содержащих достаточно большое количество мономеров, современных силовых полей и относительно длинных МД-траекторий. Включение в МД-модели белков-партнеров актина, в частности тропомиозина и тропонина, может помочь понять молекулярные механизмы таких важных процессов, как регуляция мышечного сокращения.

Ключевые слова: F-актин, MgADP, математическое моделирование, молекулярная динамика, изгибная, продольная и торсионная жесткость
Цитата: Кубасова Н.А., Цатурян А.К. Молекулярно-динамическая оценка механических свойств фибриллярного актина // Компьютерные исследования и моделирование, 2022, т. 14, № 5, с. 1081-1092
Citation in English: Koubassova N.A., Tsaturyan A.K. Molecular dynamics assessment of the mechanical properties of fibrillar actin // Computer Research and Modeling, 2022, vol. 14, no. 5, pp. 1081-1092
DOI: 10.20537/2076-7633-2022-14-5-1081-1092
URL: http://crm.ics.org.ru/journal/article/3253/
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Журнал индексируется в Scopus

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в систему  Российского индекса научного цитирования.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Copyright © 2009–2024 Институт компьютерных исследований