|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Модель броуновской динамики образования предварительного комплекса цитохрома С и димера III дыхательного комплекса в люминальном пространстве кристы митохондрийтезисы доклада
- Авторы: Абатурова А.М., Ризниченко Г.Ю.
- Сборник: СБОРНИК НАУЧНЫХ ТРУДОВ VII СЪЕЗДА БИОФИЗИКОВ РОССИИ в 2 томах
- Том: 1
- Тезисы
- Год издания: 2023
- Место издания: Типография ФГБОУ ВО «КубГТУ» Краснодар
- Первая страница: 79
- Последняя страница: 80
- DOI: 10.26297/SbR6.2023.001
- Аннотация: Расширение люмена крист митохондрий наблюдается при многих заболеваниях и при старении, сопровождается падением производства АТФ. Эти явления связаны с нарушением работы цепи митохондриального электронного транспорта на участке от III к IV дыхательному комплексу, где переносчиком электрона является единственный мобильный в люмене переносчик – цитохром с. Небольшой (около 12 кДа) белок, цитохром c (цитС), диффундирует в межмембранном и люминальном пространстве митохондрий и осуществляет перенос электрона от субъединицы цитохром c1 димера комплекса III к комплексу IV. Эту реакцию можно разбить на 2 стадии: связывание свободно диффундирующего белка цитС с цитС1 комплекса III в предварительный комплекс и электронный транспорт между цитохромами. В данной работе представлена модель броуновской динамики первой стадии этого процесса - образование предварительного (encounter) комплекса водорастворимого белка цитС с кофактором цитС1 комплекса III, фиксированого в мембране. Намодели изучали влияние начального расположения цитС относительно комплекса III2 и роль электростатических взаимодействий в образовании предварительного комплекса.С помощью программы ProKSim нами были построены компьютерные модели диффузии,электростатического взаимодействия и связывания окисленного цитС (PDB ID 3O1Y) с восстановленным цит c1 III2 (PDB ID 1BGY) в растворе и люмене кристы. Для расчета электростатического потенциала вокруг белковыхмолекул использовали формализм Пуассона-Больцмана. Заряды на атомах белка были расставлены в соответствии с силовым полем CHARMM27, дополненным параметрами для гема и железо-серного кластера. Молекулы белков и электростатические потенциалы визуализировали с помощью PyMol (http://pymol.org/).Оценка параметров модели образования комплекса цитС1-цитС была предварительно выполнена для реакции в растворе. Значения параметров модели оценивали по экспериментальным данным, используя условие совпадения модельной и экспериментальной зависимостей константы связывания от ионной силы. III и IV дыхательные комплексы могут образовывать суперкомплекс – респирасому, которая создает своеобразный «электростатический канал», направляющий движение окисленного цитС к комплексу III и движение восстановленного цитС к комплексу IV, обеспечивая быстрый перенос электрона между III и IVкомплексами. Набухание крист при заболеваниях приводит к разрушению респирасом. На модели мыисследовали влияние начальных положений и ориентации ЦитС относительно дыхательного комплекса III на скорость образования предварительного комплекса ЦитС1(III2)-ЦитС. Мембраны в модели учитывали как геометрические ограничения. Размеры реакционного объема: толщина люмена кристы (ТЛК) 12 и 16 нм, длинамембран 26 и 30 нм. Получены кинетические кривые образования предварительных комплексов при энергии электростатического взаимодействия белков -3.7kT и расстоянии между атомами Fe цитС и субъединицы P III2 менее 3.5 нм для ионной силы 130 мМ, pH 7. Кинетическая кривая связывания белков для каждого начальногоположения состояла из 20000 точек. Из кривых определяли время полупревращения образованияпредварительного комплекса белков t1/2. Было проведено по 60000 численных экспериментов диффузии цитС и образования предварительного комплекса с III2. Исследовали 7 начальных положений цит С, у которых расстояние от атома Fe до Fe гема активного III мономера было 5.6 нм, отстоящих на 0.5 нм от поверхности мембраны. В одной серии численных экспериментов ориентация цитС была случайной относительно фиксированного положения центра масс цитС, в других была фиксирована и соответствовала средней структуре 10000 положений цитС, полученых в предварительныхрасчетах диффузии цитС. Эти ориентации цитС может преобрести, если до связывания с cytC1 он долго диффундировал в электростатическом поле респирасомы. Для 4 начальных положений цит С, лежащих ближе к IV комплексу в респирасоме 5GPN, получено t1/2 0.5-0.9 мкс, для остальных 3 положений t1/2 1.2-1.7·мкс. При увеличении толщины люмена кристы от 12 до 16 нм наблюдается увеличение вероятности нахождения цитС в области неактивной субъединицы цитС1 D III2 и увеличение времени t1/2 на 4-18%. Самое большее отличие t1/2 на 18% было получено для цитС предварительноне ориентированного в поле белков и из положения, лежащего ближе всего в респирасоме 5GPN к IV.Полученный эффект может способствовать уменьшению скорости транспорта электрона цитС при расширении крист и одновременном увеличении расстояния между дыхательными комплексами, когда цитС не можетпредварительно занять ориентацию в электростатическом поле респирасомы. Дальнейшее рассмотрение детальной модели, учитывающей структуру респирасом в кристах, позволит выявить их влияние на переносэлектрона в дыхательной цепи.
- Добавил в систему: Абатурова Анна Михайловна