Роль липидного окружения в процессе димеризации трансмембранных сегментов гликофорина А

Acta Naturae. 2015. Т. 7. № 4. С. 135–140.

Кузнецов А. С., Ефремов Р. Г., Волынский П. Е.

Разработан эффективный вычислительный подход к количественной оценке свободной энергии спонтанной ассоциации α-спиралей белков в мембранном окружении. В основе подхода – численное разложение профилей свободной энергии взаимодействия трансмембранных (ТМ) спиралей на компоненты, соответствующие взаимодействиям белок-белок, белок-липиды и белок-вода. Метод апробирован для ТМ сегментов гликофорина А человека (GpA) и двух его мутантных форм Gly83Ala и Thr87Val. Показано, что липиды вносят значительный отрицательный вклад в свободную энергию димеризации, в то время как образующиеся на интерфейсе спираль-спираль контакты аминокислотных остатков могут быть невыгодными. Детальный баланс различных энергетических вкладов сильно зависит от аминокислотной последовательности ТМ сегмента белка. Полученные результаты о доминирующей роли среды во взаимодействии мембранных белков меняют представления о движущей силе спонтанной ассоциации ТМ α-спиралей. Адекватная количественная оценка вклада водно-липидного окружения, таким образом, становится чрезвычайно актуальной задачей при рациональном конструировании новых молекул, способных заданным образом модулировать работу битопных мембранных белков, включая рецепторные тирозинкиназы.

Ключевые слова: молекулярная динамика, molecular dynamics, transmembrane domain, glycophorin A, protein-protein interactions, role of the lipid membrane, free energy of intermolecular interactions, трансмембранный домен, гликофорин А, белок-белковые взаимодействия, роль липидной мембраны, свободная энергия межмолекулярных взаимодействий