BioScience Blog – Научный Биологический блог

Антимикробные пептиды (АМП) широко распространены в природе, от бактерий до млекопитающих. Это небольшие молекулы, включающие до 50 аминокислотных остатков. Согласно имеющимся представлениям, эти катионные пептиды избирательно взаимодействуют с анионными мембранами бактерий, что, в конечном счёте, приводит к нарушению избирательной проницаемости мембран и лизису клеток. Механизм взаимодействия АМП с мембранами до конца не изучен, но известно, что он определяется особенностями строения пептида, составом мембраны и условиями среды протекания реакции.

Принято считать, что существует оптимальное сочетание гидрофобных и заряженных фрагментов АМП, которое обеспечивает наиболее эффективное связывание молекулы с мембраной. Выявление структурных особенностей АПМ, ответственных за эффективность связывания с бактериальными мембранами, открывает возможности их использования для избирательного поражения определенных групп микроорганизмов.

В работе методом молекулярной динамики исследуется процесс связывания антимикробного пептида магаинина 2 с модельной мембраной грамотрицательной бактерии. Используется пакет МД GROMACS, силовое поле OPLS-AA.

Магаинин 2 – один из первых открытых у позвоночных антимикробных пептидов. Он принадлежит к семейству магаининовых пептидов и является самым активным из них по проявляемым противомикробным свойствам. В состав пептида входят 23 аминокислотных остатка, карбоксильная группа С-концевой аминокислоты амидирована. При физиологических условиях магаинин 2 обладает положительным зарядом +4.

В качестве модели бактериальной мембраны используется бислой из 64 молекул липидов. В состав липидных «голов» входят фосффатидилэтаноламин и фосфатидолглицерол в соотношении 3:1, что имитирует поверхность, свойственную отрицательно заряженным мембранам бактерий.

Общий заряд системы – 12 скомпенсирован ионами натрия.

В результате проведенного вычислительного эксперимента выявлены специфические участки взаимодействия магаинина 2 с липидами мембраны. Показано, что ключевую роль в процессе связывания играют кулоновские взаимодействия. Связывание с мембраной и дальнейшее встраивание идет с N-конца пептида, в то время как C-конец с отрицательно заряженной глутаминовой кислотой в положении 19 не погружается в область липидных «голов» мембраны.