BioScience Blog – Научный Биологический блог

Федик И.В., Шайтан К.В.

Методами управляемой молекулярной динамики исследуются внутренние силы, приводящие к формированию уникальной структуры белка альбебетина.

Данный белок является первым искусственным белком (или белком de novo), дизайн которого основывался на теории белковых структур. Альбебетин (АВВ) был сконструирован и получен в 1991 году для выяснения принципиальной возможности создания искусственных белков с заданной структурой и свойствами. Предполагаемые структура и топология альбебетина ранее не были обнаружены в природе, однако они не противоречили известным закономерностям формирования белковой структуры. Полученный in vitro белок полностью соответствовал предсказанной структуре, а также обладал достаточной стабильностью и компактностью. Данные факты делают альбебетин привлекательным объектом для исследования механизмов формирования регулярных пространственных структур пептидной цепью и процессов сворачивания полипептидов и белков в целом.

Методы молекулярной динамики (МД) и, в частности, управляемой молекулярной динамики, позволяют исследовать микропараметры модельной молекулярной структуры такие, как пространственное положение отдельных заместителей, отдельные межатомные силы и т.д., которые сложно или не возможно исследовать в обычных лабораторных экспериментах. Помимо этого, с помощью метода МД могут быть получены макропараметры молекулы для сопоставления их с результатами экспериментов на реальном объекте, например, с результатами экспериментов, проводимых на оборудовании для атомно-силовой микроскопии (АСМ).

В данной работе исследуется молекулярная динамика белка альбебетина в режиме принудительного разворачивания глобулы путем разведения N-концевого и C-концевого остатков с постоянной скоростью. Также рассматривается возможность рефолдинга, то есть самопроизвольного восстановления исходной структуры альбебетина после снятия внешнего воздействия. Кроме того, исследуется динамика разворачивания коротких пептидных цепочек в альфа-спиральной конфигурации при приложении постоянной внешней силы к концевому остатку в различных средах, а также их способность к сохранению альфа-спиральной конфигурации.