ИСТИНА

Короткоживущие белок–белковые комплексы играют важную роль в различных процессах, протекающих в живой клетке. Формирование короткоживущих комплексов происходит при активации и ингибировании ферментативной активности, в процессе рецепции и передачи информации, при окислительно-восстановительных реакциях и др. В данной работе на основе вычислительного эксперимента проводится реконструкция процесса сближения молекул белков и идентификация промежуточных (метастабильных) состояний с использованием методов броуновской и молекулярной динамики и иерархического кластерного анализа. Методом броуновской динамики получено множество электростатически выгодных взаимных пространственных положений белков, при которых возможен диффузионный захват одного белка другим белком. Методом кластерного анализа выявлены наиболее типичные структуры таких диффузионно-столкновительных комплексов. С использованием метода молекулярной динамики были найдены возможные пути эволюции таких комплексов. В качестве начальных состояний были выбраны два наиболее типичных энергетически выгодных диффузионно-столкновительных комплекса пластоцианина и цитохрома f с энергией электростатического притяжения между молекулами более 8kT. Для каждого из этих комплексов были проведены расчеты молекулярной динамики в явно заданном растворителе. Были выявлены потенциально продуктивное (способное переходить в функционально активное) и непродуктивное (не являющееся функционально активным и не изменяющееся со временем) метастабильные состояния. Оба состояния являются энергетически выгодными. Белки из продуктивного начального состояния за время порядка 400 нс. образовали финальный комплекс в процессе молекулярно-динамического расчета, в то время как белки из непродуктивного начального состояния не образовали финальный комплекс за время более микросекунды, а, напротив, продолжают находиться в непродуктивном состоянии. Таким образом, образующиеся в процессе формирования функционально-активного комплекса метастабильные состояния либо быстро эволюционируют к финальному комплексу, либо остаются практически неизменными, по крайней мере за время вычислительного эксперимента. Такие непродуктивные метастабильные состояния впоследствии могут быть разрушены благодаря действию случайной броуновской силы.