Доклады

Роль электростатических взаимодействий и начального положения молекулы цитохрома С в модели броуновской динамики образования предварительного комплекса с III дыхательным комплексом в кристе митохондрии

Абатурова А.М., Ризниченко Г.Ю.

Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, биологический ф-т, кафедра биофизики, Россия, 119991, Москва, Ленинские горы 1, стр. 12, +7(495)9390289, abaturova@list.ru

Молекулы белка цитохрома С (цитС) переносят электроны между III и IV дыхательными комплексами в межмембранном пространстве и в кристах митохондрий. III и IV дыхательные комплексы могут образовывать суперкомплексы – респирасомы. Предполагается, что образование респирасом ускоряет транспорт электрона цитС.

В данной работе исследовалось влияние электростатических взаимодействий и начального положения молекул цитС на кинетическую кривую связывания с III дыхательным комплексом. Использовалась модель, построенная в программе броуновской динамики ProKSim [1]. Моделировались диффузия цитС (pdb ID 3O1Y) в участке кристы 120х300х300Å и связывание цитС с неподвижным димером III дыхательного комплекса (III₂, 1BGY). Мембраны учитывались как геометрические ограничения. Значения параметров модели были равны значениям, оцененным ранее в [2]. Кинетическая кривая связывания белков для каждого начального положения состояла из 5000 точек. Из кривых определяли время полупревращения образования предварительного комплекса белков t_1/2.

Исследовалось 7 начальных положений цит С, у которых расстояние от атома Fe до Fe гема активного III мономера было 56 Å, отстоящих на 5 Å от поверхности мембраны. Для 3 начальных положений цит С при Fe-Fe=56Å, лежащих ближе к IV комплексу в респирасоме 5GPN, получено t_1/2 2.4-6.4·10^-7 с. При диффузии цитС из этих положений без учета электростатических взаимодействий t_1/2 7.15-7.45·10^-6 с. Для остальных 4 положений t_1/2 1-1.5·10^-6 с. При диффузии цит С из 4 начальных положений, удаленных более, чем на 60Å от III₂, получено t_1/2 1.3-2.2·10^-6 с. Таким образом, в исследуемом реакционном объеме молекула цит С быстро переходит в область притяжения III₂, где под действием электростатических сил из участков вблизи IV происходит направленная диффузия, что обеспечивает быстрый транспорт электрона в респирасоме.

Исследование выполнено в рамках научного проекта государственного задания МГУ №121032500060-0

Литература

1. Хрущев С.С. и др. // КИМ, том 5, № 1, 2013, 47-64.

2. Abaturova A.M. et. al. // ITM Web of Conferences, V. 31., 2020. DOI: 10.1051/itmconf/20203104001

• тезисы на русском языке (PDF)

Материалы доклада

• презентация