Влияние строения звена, потенциала взаимодействия и первичной последовательности на конформационные свойства белковоподобных сополимеров: компьютерное моделирование

• Автор: Лазутин, Алексей Александрович
• Шифр специальности: 02.00.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 94 с. : ил.

Содержание
Введение

1 Обзор литературы

1.1 Теоретическое описание гетерополимеров.

1.2 Конструирование последовательностей.

1.3 Модель цепи с флуктуирующей длиной связи

2 Гидрофобнополярный сополимер, моделирующий структуру мембранного белка

2.1 Модель и алгоритм.

2.2 Переход клубокглобула в НРсополимере, моделирующем структуру мембранного белка

2.3 Микросегрегация в глобуле.

2.4 Анализ гистограмм длин подпоследовательностей

3 Белковоподобные НРсополимеры с насыщающимися связями
3.1 Модель и алгоритм.
3.2 Результаты.
4 Агрегация белковоподобных сополимеров в гидрофобноамфифильной модели
4.1 Модель и техника моделирования
4.2 Результаты
Выводы
Благодарности
Список литературы


Это и есть так называемый биомиметический подход, который в последнее время широко обсуждается в научной литературе 1, 2. Можно посмотреть на эту проблему и с другой стороны. Исследование механизмов работы биологических сополимеров является достаточно сложной задачей. На ранних стадиях биомолекулярной эволюции предшественники современных биологических полимеров имели, скорее всего, более простое строение и выполняли более простые функции. Поэтому, исследуя модели возможных путей биомолекулярной эволюции, можно научиться создавать синтетические полимеры, обладающие новыми полезными свойствами. Последовательность мономерных звеньев в биологических полимерах уникальна и сформирована в процессе эволюции так, что обеспечена достижимость нативной конформации молекулы. Важной задачей является получение сополимеров с неслучайной последовательностью, адаптированной к выполнению определенных функций, по своей сложности похожих на функции биологических полимеров. В работе 3, 4 был предложен метод получения сополимеров, обладающих лучшими свойствами перехода клубокглобула, чем случайный сополимер. А именно, сополимеры со специальным образом сконструированной последовательностью имеют более высокую температуру перехода клубокглобула, а сам переход происходит более резко и приводит к формированию более компактной глобулы с более низкой энергией. Кроме того, сополимеры со сконструированной последовательностью обладают важным свойством не выпадать в осадок при образовании глобулы, так как имеют опушку из гидрофильных звеньев. Причем этот метод, по мнению авторов, мог быть случайно применен природой и сыграть свою роль на этапе пребиологической эволюции. Настоящая работа посвящена дальнейшему развитию идеи конформационнозависимого дизайна последовательностей. В первой главе представлен обзор литературы по данному вопросу. Другие правила использования глобулярной родительской конформации для приготовления первичной последовательности. Следующий большой класс белков после глобулярных мембранные белки. Мембранные белки расположены в липидном бислое мембране, окружающей клетку, и выполняют различные функции от информационных например, антигены до транспортных транспортные белки. Сополимеры, грубо моделирующие структуру мембранных белков, рассматриваются во второй главе. Введение в модель дополнительных взаимодействий. Включение других типов взаимодействия наряду с обычно используемыми объемными взаимодействиями может влиять на свойства создаваемых сополимеров. Известно, что большую роль в образовании вторичной и третичной структуры белка играют водородные связи. В связи со сложностью правильного отображения водородных связей была применена довольно простая модель насыщающихся связей б, успешно использованная для моделирования некоторых свойств РНК 7. В третьей главе рассмотрены белковоподобные сополимеры, некоторые мономерные звенья в которых способны образовывать насыщающиеся связи. Учет в модели деталей структуры мономерного звена. Еще одно свойство белковоподобных сополимеров, упомянутое в 3, 4, способность цепей не агрегировать в растворе в условиях достаточно плохого растворителя. Эта задача исследовалась в 8 в рамках стандартной НР модели и получила отрицательный ответ. Белковоподобные сополимеры агрегировали так же, как и случайные сополимеры. Различие было только в характерной шкале микрофазного расслоения. В четвертой главе исследовано агрегационное поведение сополимеров в более сложной модели, впервые представленной в 9. В рамках такой модели различие между сополимерами с различной статистикой носит качественный, а не количественный характер. Исследования проводились методом компьютерного моделирования. Данный метод играет важную роль при исследовании систем сополимеров с различной статистикой первичной последовательности изза сложности теоретического описания подобных систем, а также изза трудностей постановки реального эксперимента, связанных с наличием большого числа варьируемых параметров в таких системах. Метод компьютерного эксперимента позволяет достаточно быстро изучить модельную систему в широком диапазоне значений многих параметров.