کد مقاله کد نشریه سال انتشار مقاله انگلیسی نسخه تمام متن
5591656 1404988 2016 13 صفحه PDF دانلود رایگان
عنوان انگلیسی مقاله ISI
Studying the role of cooperative hydration in stabilizing folded protein states
ترجمه فارسی عنوان
بررسی نقش هیدراتاسیون تعاونی در تثبیت حالت های پروتئینی بسته شده
کلمات کلیدی
پروتئین تاشو، دینامیک مولکولی، هیدراتاسیون،
ترجمه چکیده
درک و مدل سازی پوشیدن پروتئین، یک چالش کلیدی علمی و مهندسی باقی می ماند. دو سوالی کلیدی در تجمع پروتئین عبارتند از: 1) چرا بسیاری از پروتئین ها یک حالت بسته بندی شده را می گیرند و (2) چگونه این پروتئین ها از گروه کوئل تصادفی به حالت بسته می شوند. در این مقاله، شبیه سازی های پویایی مولکولی برای رسیدگی به اولین این سؤال ها مورد استفاده قرار می گیرد. روش های محاسباتی برای حل این مسئله با توجه به توانایی آنها در تجزیه و تحلیل سیستم ها در حل و فصل اتمی، مناسب هستند. به طور سنتی، ثبات پروتئین های تاشوئی متعلق به تعادل دو نوع مواجهه های بین مولکولی: متقابل هیدروژن پیوند و تماس های هیدروفوب است. در این مطالعه، نوع دیگری از تعامل بین مولکولی را بررسی می کنیم: هیدراتاسیون تعادلی باقی مانده سطوح پروتئین. برای رسیدن به این هدف، ما چندین مدل مستقل از دامنه سرنیزه را در نظر می گیریم تا بتوانیم سهم متفاوتی از تعاملات مختلف را با انرژی دولت های بومی و کامل توسعه دهیم. علاوه بر این، ما در نظر می گیریم که آیا این یافته ها با توجه به نیروی محرکه پروتئین، مدل آب و حضور نمک قوی است. در همه موارد، ما بسیاری از تعاملات هیدراتاسیون هماهنگ را که موقت هستند، اما به شدت به دولت بومی تلقی می کنیم. در حالی که کارهای بیشتر بر روی ساختارهای پروتئینی اضافی، نیروی فیلد و مدل های آب ضروری است، این نتایج نشان دهنده نقش هیدراتاسیون تعاونی در پوشاندن پروتئین است که باید بیشتر مورد بررسی قرار گیرد. طراحی منطقی هیدراتاسیون تعاونی بر روی سطح پروتئین می تواند یک استراتژی پایدار برای افزایش پایداری پروتئین باشد.
موضوعات مرتبط
علوم زیستی و بیوفناوری بیوشیمی، ژنتیک و زیست شناسی مولکولی زیست شناسی مولکولی
پیش نمایش مقاله
بررسی نقش هیدراتاسیون تعاونی در تثبیت حالت های پروتئینی بسته شده
چکیده انگلیسی
Understanding and modelling protein folding remains a key scientific and engineering challenge. Two key questions in protein folding are (1) why many proteins adopt a folded state and (2) how these proteins transition from the random coil ensemble to a folded state. In this paper we employ molecular dynamics simulations to address the first of these questions. Computational methods are well-placed to address this issue due to their ability to analyze systems at atomic-level resolution. Traditionally, the stability of folded proteins has been ascribed to the balance of two types of intermolecular interactions: hydrogen-bonding interactions and hydrophobic contacts. In this study, we explore a third type of intermolecular interaction: cooperative hydration of protein surface residues. To achieve this, we consider multiple independent simulations of the villin headpiece domain to quantify the contributions of different interactions to the energy of the native and fully extended states. In addition, we consider whether these findings are robust with respect to the protein forcefield, the water model, and the presence of salt. In all cases, we identify many cooperatively hydrated interactions that are transient but energetically favor the native state. Whilst further work on additional protein structures, forcefields, and water models is necessary, these results suggest a role for cooperative hydration in protein folding that should be explored further. Rational design of cooperative hydration on the protein surface could be a viable strategy for increasing protein stability.
ناشر
Database: Elsevier - ScienceDirect (ساینس دایرکت)
Journal: Journal of Structural Biology - Volume 196, Issue 3, December 2016, Pages 394-406
نویسندگان
,