Проверка применимости крупнозернистого силового поля MARTINI для моделирования белковых олигомеров в кристаллизационном растворе

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В кристаллизационных условиях смоделирована молекулярная динамика двух типов октамеров лизоцима в крупнозернистом силовом поле MARTINI. Сравнительный анализ полученных результатов с данными моделирования этих же октамеров в полноатомном поле Amber99sb-ildn показал, что октамер А демонстрирует бóльшую стабильность по сравнению с октамером В в обоих силовых полях. Таким образом, результаты моделирования молекулярной динамики октамеров с помощью обоих силовых полей согласуются. Несмотря на ряд различий в поведении белка в разных полях, они не влияют на справедливость данных, полученных с помощью MARTINI. Это подтверждает применимость силового поля MARTINI для изучения кристаллизационных растворов белков.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Ю. В. Кордонская

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Автор, ответственный за переписку.
Email: yukord@mail.ru
Россия, Москва

В. И. Тимофеев

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: yukord@mail.ru
Россия, Москва; Москва

М. А. Марченкова

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: yukord@mail.ru
Россия, Москва; Москва

Ю. В. Писаревский

Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: yukord@mail.ru
Россия, Москва

Ю. А. Дьякова

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”

Email: yukord@mail.ru
Россия, Москва

М. В. Ковальчук

Национальный исследовательский центр “Курчатовский институт”; Институт кристаллографии им. А.В. Шубникова Курчатовского комплекса кристаллографии и фотоники НИЦ “Курчатовский институт”

Email: yukord@mail.ru
Россия, Москва; Москва

Список литературы

  1. Kovalchuk M.V., Blagov A.E., Dyakova Y.A. et al. // Cryst. Growth Des. 2016. V. 16. № 4. P. 1792. https://doi.org/10.1021/acs.cgd.5b01662
  2. Marchenkova M.A., Volkov V.V., Blagov A.E. et al. // Crystallography Reports. 2016. V. 61. № 1. P. 5. https://doi.org/10.1134/S1063774516010144
  3. Boikova A.S., D’yakova Y.A., Il’ina K.B. et al. // Crystallography Reports. 2018. V. 63. № 6. P. 865. https://doi.org/10.1134/S1063774518060068
  4. Kovalchuk M.V., Boikova A.S., Dyakova Y.A. et al. // J. Biomol. Struct. Dyn. 2019. V. 37. № 12. P. 3058. https://doi.org/10.1080/07391102.2018.1507839.
  5. Marchenkova M.A., Konarev P.V., Rakitina T.V. et al. // J. Biomol Struct. Dyn. V. 38. № 10. P. 2939. https://doi.org/10.1080/07391102.2019.1649195
  6. Marchenkova M.A., Boikova A.S., Ilina K.B. et al. // Acta Naturae. 2023. V. 15. № 1. P. 58. https://doi.org/10.32607/ACTANATURAE.11815
  7. Kordonskaya Y.V., Timofeev V.I., Dyakova Y.A. et al. // Crystallography Reports. 2018. V. 63. № 6. P. 947. https://doi.org/10.1134/S1063774518060196
  8. Kordonskaya Y.V., Timofeev V.I., Marchenkova M.A., Konarev P.V. // Crystals. 2022. V. 12. № 4. P. 484. https://www.mdpi.com/2073-4352/12/4/484
  9. Kordonskaya Y.V., Timofeev V.I., Dyakova Y.A. et al. // Mend. Commun. 2023. V. 33. № 2. P. 225. https://doi.org/10.1016/J.MENCOM.2023.02.024
  10. Cerutti D.S., Le Trong I., Stenkamp R.E., Lybrand T.P. // Biochemistry. 2008. V. 47. № 46. P. 12065. https://doi.org/10.1021/bi800894u
  11. Cerutti D.S., Le Trong I., Stenkamp R.E., Lybrand T.P. // J. Phys. Chem. B. 2009. V. 113. № 19. P. 6971. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jp9010372
  12. Cerutti D.S., Freddolino P.L., Duke R.E., Case D.A. // J. Phys. Chem. B. 2010. V. 114. № 40. P. 12811. https://doi.org/10.1021/jp105813j
  13. Taudt A., Arnold A., Pleiss J. // Phys. Rev. E. 2015. V. 91. № 3. P. 033311. https://journals.aps.org/pre/abstract/10.1103/PhysRevE.91.033311
  14. Meinhold L., Merzel F., Smith J.C. // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 99. № 13. P. 138101. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.99.138101
  15. Marrink S.J., Periole X., Tieleman D.P., De Vries A.H. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2010. V. 12. № 9. P. 225. https://doi.org/10.1039/B915293H
  16. Marrink S.J., Risselada H.J., Yefimov S. et al. // J. Phys. Chem. B. 2007. V. 111. № 27. P. 7812. https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/jp071097f
  17. Monticelli L., Kandasamy S.K., Periole X. et al // J. Chem. Theory Comput. 2008. V. 4. № 5. P. 819. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ct700324x
  18. Marrink S.J., Monticelli L., Melo M.N. et al. // Wiley Interdiscip Rev. Comput. Mol. Sci. 2022. V. 13. № 1. P. e1620. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/wcms.1620
  19. Kroon P.C., Grünewald F., Barnoud J. et al. // 2022. https://arxiv.org/abs/2212.01191v3
  20. Souza P.C.T., Alessandri R., Barnoud J. et al. // Nature Methods. 2021. V. 18. № 4. P. 382. https://www.nature.com/articles/s41592-021-01098-3
  21. Van Der Spoel D., Lindahl E., Hess B. et al. // J. Comput. Chem. 2005. V. 26. № 16. P. 1701. https://doi.org/10.1002/jcc.20291
  22. Wassenaar T.A., Ingólfsson H.I., Böckmann R.A. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2015. V. 11. № 5. P. 2144. https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jctc.5b00209
  23. Bernetti M., Bussi G. // J. Chem. Phys. 2020. V. 153. № 11. Р. 114107. https://doi.org/10.1063/5.0020514
  24. Berendsen H.J.C., Postma J.P.M., Van Gunsteren W.F. et al. // J. Chem. Phys. 1984. V. 81. № 8. P. 3684. https://doi.org/10.1063/1.448118
  25. Parrinello M., Rahman A. // J. Chem. Phys. 1982. V. 76. № 5. P. 2662. https://doi.org/10.1063/1.443248
  26. Van Gunsteren W.F., Berendsen H.J.C. // Mol. Simul. 1988. V. 1. № 3. P. 173. https://doi.org/10.1080/08927028808080941
  27. Hünenberger P.H., Van Gunsteren W.F. // J. Chem. Phys. 1998. V. 108. № 15. P. 6117. https://doi.org/10.1063/1.476022
  28. Hess B., Bekker H., Berendsen H.J.C., Fraaije J.G.E.M. // J. Comput. Chem. 1997. V. 18. P. 1463. https://doi.org/10.1002/(SICI)1096-987X(199709)18:12<1463::AID-JCC4>3.0.CO;2-H

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Соответствие атомистической и крупнозернистой (в поле MARTINI) структуры аминокислотных остатков аргинина (а) и триптофана (б). Для наглядности атомы водорода скрыты. Полупрозрачными сферами показаны частицы в MARTINI: ВВ (Backbone) относятся к основной цепи белка, а SC (Side Chain) – к боковой.

Скачать (154KB)
Метаданные
3. Рис. 2. Структура октамеров А (слева) и В (справа) в начале (сверху) и в конце (снизу) моделирования в полноатомном (Amber99sb-ildn) и крупнозернистом (MARTINI) силовых полях. В Amber99sb-ildn одна сфера соответствует одному атому, в MARTINI – группе атомов. Одна молекула содержит 1022 атома в Amber99sb-ildn и 304 зерна в MARTINI. Снизу приведены попарные RMSD между начальной и конечной структурой. Наглядно показано, что в обоих полях октамер В распадается, в то время как октамер А остается более стабильным.

Скачать (656KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Стабильность октамеров А и В в кристаллизационном растворе в ходе молекулярной динамики, смоделированной в разных силовых полях: “полноатомном” поле Amber99sb-ildn (слева) и крупнозернистом поле MARTINI (справа). Стабильность оценивалась с помощью характеристик RMSF (a, б), RMSD (в, г) и Rg (д, е). На всех графиках (а–е) октамер А стабильнее октамера В, что говорит о согласованности результатов моделирования в силовых полях Amber99sb-ildn и MARTINI.

Скачать (488KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».