Explorer les mutations des caspases et la modification post-traductionnelle par des approches de modélisation moléculaire

jouer un rôle clé dans l’initiation et l’exécution à l’aide de la modélisation moléculaire. Nous étudions l’effet des modifications et des mutations post-traduction sur la structure et la fonction des caspases. Nous décrivons l’approche de la dynamique moléculaire qui donne une vue de l’évolution de la protéine, suite à l’introduction de modifications structurelles au niveau atomique.

Une telle approche revêt une importance particulière pour comprendre les mécanismes régulant la mort cellulaire programmée et les troubles associés et développer de nouvelles thérapies efficaces. Nous démontrons nos capacités de modélisation moléculaire avec l’un des outils les plus populaires, Amber 20. Mais le protocole présenté peut également être utilisé avec les versions formelles de ce logiciel.

La vidéo suivante décrit les instructions étape par étape sur la préparation de la structure de la caspase pour la simulation et la réalisation d’une étude ascilica de ce type sauvage de protéines et des formes modifiées. Pour récupérer la banque de données sur les protéines ou la structure P D B sélectionnée, utilisez la liste déroulante des fichiers de téléchargement et cliquez sur le format P D B. Supprimez les remarques et les données de connectivité et insérez une carte T E R entre des chaînes protéiques distinctes dans le fichier P D B.

Pour préparer le modèle de départ, lancez le programme T-LEAP à partir du package Amber Tools. Chargez ensuite le champ de force F F 14 S B pour décrire la protéine avec la mécanique moléculaire et les paramètres pour les molécules d’eau et les ions atomiques tels que le sodium et le chlorure en entrant les commandes indiquées dans la ligne de commande. Ensuite, chargez le fichier P D B et construisez des coordonnées pour les hydrogènes en créant un objet nommé mol.

Vérifiez les incohérences internes qui pourraient causer des problèmes à l’aide de la commande check mol. Créez une boîte de solvant autour de la protéine. Vérifiez ensuite la charge totale en entrant charge mol et ajoutez des contre-ions pour neutraliser le système.

Créez le fichier top de topologie P R M et le fichier de coordonnées I N P C R D en entrant la commande indiquée. Une fois cela fait, quittez le programme T-lEAP. Effectuer la première étape de la minimisation de l’énergie pour optimiser les positions des atomes d’hydrogène ajoutés et des molécules d’eau tout en gardant les coordonnées protéiques fixées par des contraintes de position sur les atomes lourds.

Exécutez le programme P M E M D en entrant la commande indiquée. Suivez les arguments requis pendant que je contrôle les données. P topologie moléculaire, paramètres de champ de force et noms d’atomes.

C Coordonnées initiales. O sortie de journal lisible par l’utilisateur R coordonnées finales. REF, coordonnées de référence pour les dispositifs de retenue de position.

Ensuite, effectuez la deuxième étape de la minimisation de l’énergie sans contraintes pour optimiser l’ensemble du système en utilisant les entrées de commande indiquées. Cette étape vise à chauffer le système de zéro à 300 kelvins. Effectuer le processus de chauffage avec des contraintes de position sur les atomes de protéines avec 50 picosecondes à volume constant en utilisant la commande donnée comme entrées.

Suivez l’argument requis en tant que jeux de coordonnées X enregistrés sur la trajectoire de dynamique moléculaire. L’étape suivante est nécessaire pour ajuster la densité de l’eau et obtenir l’état d’équilibre de la protéine. Effectuer l’équilibration à 300 kelvins pendant 500 picosecondes à pression constante sans aucune contrainte en utilisant la commande indiquée après que l’équilibre a été atteint avec succès.

Effectuez une simulation de dynamique moléculaire de production pendant 10 nanosecondes ou plus à pression constante et générez le fichier de trajectoire pour une analyse ultérieure de la structure de la protéine à l’aide de la commande indiquée. La version parallèle du programme, P M E M D M P I ou G P U version accélérée P M E M D cuda peut être utilisée sur des grappes d’ordinateurs et des supercalculateurs. Une longue simulation de dynamique moléculaire peut être divisée en plusieurs segments et effectuée séquentiellement.

Dans cette analyse, la caspase de type sauvage deux et son mutant sérine-384 alanine ont été étudiés en suivant le flux de travail de modélisation de la dynamique moléculaire. La substitution de la sérine-384 alanine a induit un changement conformationnel important dans le résidu de site actif arginine-378. De plus, il a été démontré que la substitution de la sérine-384 alanine affectait la reconnaissance du substrat par les résidus d’arginine dans le site actif, ce qui nuisait à l’activité de la base coulée.

Le site a dirigé la mutagénèse et les tests biochimiques ont démontré que la mutation sérine-384 alanine bloquait l’activité enzymatique dans le traitement de la caspase deux et supprimait l’apoptose des cellules cancéreuses. L’approche décrite peut être utilisée pour évaluer l’effet des mutations des acides aminés et des modifications post-traductionnelles dans la caspase deux ainsi que dans d’autres caspases impliquées dans diverses maladies cancéreuses.