?
Выявление факторов важных для транслокации белков через мембрану методами компьютерного моделирования
Функционирование многих белков, обладающих стабильной пространственной структурой в воде, часто связано с их переносом в клетку или из нее через липидную мембрану. Помимо белков, которые преодолевают такой барьер с помощью различных вспомогательных систем (например, транслоконов, мембранных переносчиков), некоторые белки способны спонтанно внедряться в мембрану с последующим проходом и рефолдингом на противоположной стороне липидного бислоя. Наиболее часто такое поведение присуще токсинам. При прохождении через мембрану белки сильно меняют свою пространственную структуру, адаптируясь к гидрофобному окружению. Исследование пространственных перестроек водорастворимых белков в мембране экспериментальными методами затруднено в связи с высокими скоростями процесса перехода и сложностями изучения белков в мембранном окружении. С другой стороны, времена этих процессов слишком велики для эффективного использования молекулярной динамики в системах белок-мембрана. Альтернативным решением является исследование изменения структуры белка в денатурирующих растворителях, имитирующих мембранное окружение (например, смеси хлороформ-метанол). Поведение белка в таких растворителях позволит предсказать последовательные изменения структуры при взаимодействии с мембраной. Кроме того, это позволяет выделить структурные домены, устойчивые к изменению окружения. Использование этой информации при моделировании взаимодействия белков с мембраной в крупнозернистом приближении позволяет наблюдать структурные перестройки в белках, вызванные влиянием мембраны. В работе исследован мембраноиндуцированный рефолдинг каталитических субъединиц природных токсинов рицина и вискумина. Исследование осуществляли посредством длительных расчетов молекулярной динамики в денатурирующих условиях. Кроме того, для исследуемых белков проанализировано изменение взаимодействия с мембраной с использованием конформационного поиска методом Монте-Карло и молекулярной динамики в крупнозернистом представлении. Изучение структурных перестроек в белках при изменении окружения и анализ изменений внутрибелковых контактов, позволил лучше понять работу токсинов. Кроме того, полученные результаты могут быть использованы при разработке белков, способных самопроизвольно проникать в цитоплазму.