|
Conference publicationsAbstractsXIX conferenceМоделирование денатурации лизоцима в присутствии ДМСОdvzlenko@gmail.com. Россия, Москва, Кафедра биофизики биологического факультета МГУ, исследовательская группа ERG. 1 pp. (accepted)1. Введение. Диметилсульфоксид (ДМСО) широко исполь-зуется в современных лабораторных методиках в качестве растворителя. При этом он неминуемо попадает в растворы, в которых проводятся эксперименты и влияет на их результаты. В литературе большое внимание уделяется обсуждению устойчивости в ДМСО различных низкомолекулярных веществ [1,2], в то время как влияние ДМСО на макромолекулы, в том числе на белки освещено намного менее полно. Тем не менее экспериментально исследовано влияние больших концентраций ДМСО на лизоцим куриного яйца [3,4]. Показано, что при концентрациях лизоцима около 70% происходит разворачивание молекулы и падает степень альфаспиральности, а при дальнейшем увеличе-нии концентрации ДМСО наблюдается обратный процесс. Авторы эксперимента связывают это явление с частичным коллапсом денатурирован-ного полипептида. В настоящем исследовании успешно проведено моделирование процесса денатурации и последующего коллапса молекулы лизоцима под действием ДМСО. 2. Методы. Работа выполнена при помощи метода молекулярной динамики (МД). Использованли пакет программ GROMACS, с полноатомным силовым полем OPLS и уравнения движения в форме Ланжевена. Шаг интегрирования 0.5 фс. Рис. 1. Радиус инерции молекулы лизоцима в присутствии ДМСО. Не закрашенные кружки - экспериментальные данные, закрашенные - данные молекулярного моделирования. Электростатические взаимодействия рассчитыва-ли методом PME, радиус обрезания дисперсионных сил - 1.25 нм. Исследуемая система состояла из модели молекулы лизоцима и 10706 молекул растворителя, помещенных в кубический бокс, со стороной около 7 нм. После минимизации энергии для каждой из 11 систем с разной концентрацией ДМСО были проведены 15 нс релаксационные расчеты, финальные координаты и скорости атомов которых были взяты в качестве стартовых для проведения 10 нс основных расчетов. Расчеты МД были проведены с привлечением ресурсов НИВЦ МГУ, кластеров “Чебышев” и “Ломоносов”. 2. Результаты. На рис. 1 представлены кривые, отражающие изменение радиуса инерции молекулы лизоцима по мере увеличения концентрации ДМСО. Видно, что происходит разворачивание глобулы, которое частично обращается при дальнейшем увеличении концентрации ДМСО. Несовпадение концентраций, при которых начинается денатурация в эксперимента и модели связанно прежде всего с малой длиной МД траекторий. В наших расчетах характерное время расплетания глобулы в растворе ДМСО составило 1-1.5 нс. Отметим, что синхронно с изменениями радиуса инерции глобулы в модельных системах происходит рост, с последующим уменьшением площади белка, доступной растворителю, а также уменьшение, а затем некоторое увеличение доли элементов вторичной структуры. Последние наблюдения хорошо согласуются с экспериментальными данными [4] и несколько противоречат утверждению [3] о простом коллапсе денатурированной глобулы. Так как в этом случае не происходило бы увеличения доли элементов вторичной структуры в белке. 1. C. Engeloch et. all. J. Biomol. Screen. 13, 999, 2008. 2. T.J. Waybright et all. J. Biomol. Screen. 14, 708, 2009 3. I.K. Voets et. all. J. Phys. Chem. B. 114, 11875, 2010. 4. А.А. Тимченко. Биоорганическая химия. 22, 420, 1996.
|
