Липид-опосредованная адаптация белков и пептидов в клеточных мембранах

Биологические мембраны. 2024. Т. 41. № 4. С. 403–421.

Полянский А. А., Ефремов Р. Г.

Представлены результаты исследований в компьютерном эксперименте молекулярных механиз-
мов адаптации модельных клеточных мембран, реализующейся в ходе их взаимодействия с белка-
ми и пептидами. Речь идет об изменении структурно-динамических параметров водно-липидной
среды, гидрофобной/гидрофильной организации поверхности липидного бислоя (так называемой
«мозаичности») и пр. Взятые в совокупности, эти эффекты получили название «мембранного отве-
та» (МО) – важнейшей способности клеточных мембран специфично и устойчиво реагировать на
встраивание и функционирование в них внешних агентов, в первую очередь – белков и пептидов.
Описаны полученные в ходе многолетних исследований результаты авторов в области молекуляр-
ного моделирования процессов МО с различными пространственно-временными характеристика-
ми – от эффектов связывания с белками отдельных молекул липидов до изменения интегральных
макроскопических параметров мембран. Основная часть результатов получена с использованием
разработанной авторами технологии «динамического молекулярного портрета». Обсуждаются био-
логическая роль наблюдаемых явлений и возможные пути рационального проектирования искус-
ственных мембранных систем с заданными характеристиками МО. Это, в свою очередь, важно для
направленного изменения профиля активности белков и пептидов, действующих на биомембраны,
в том числе в качестве перспективных фармакологических агентов.

Ключевые слова: компьютерное моделирование, молекулярная динамика, membrane proteins, мембранные белки, computer modeling, белок-липидные взаимодействия, molecular dynamics simulations, “membrane response”, Молекулярно-биофизическая платформа, Dynamic molecular portrait, molecular biophysics platform, protein–lipid interactions, «мембранный ответ»