חקר מוטציות קספזיות ושינוי פוסט-תרגומי על ידי גישות מידול מולקולריות

למלא תפקיד מפתח בייזום וביצוע באמצעות מודלים מולקולריים. אנו חוקרים את ההשפעה של שינויים ומוטציות לאחר התרגום על המבנה והתפקוד של Caspase. אנו מתארים את גישת הדינמיקה המולקולרית הנותנת מבט על האבולוציה של החלבון, בעקבות הכנסת שינויים מבניים ברמה האטומית.

גישה כזו היא בעלת משמעות מיוחדת להבנת המנגנונים המווסתים את המוות התאי בתוכנית ואת ההפרעות הנלוות אליו ולפיתוח טיפולים יעילים חדשים. אנו מדגימים יכולות מידול מולקולרי עם אחד הכלים הפופולריים ביותר, Amber 20. אבל הפרוטוקול המוצג יכול לשמש גם עם הגרסאות הרשמיות של תוכנה זו.

הסרטון הבא מתאר צעד אחר צעד הוראות להכנת מבנה Caspase לסימולציה וביצוע חקירה אסקיליקה של חלבונים אלה סוג פראי וצורות שונות. כדי לאחזר את בנק נתוני החלבון שנבחר או את מבנה P D B, השתמש ברשימה הנפתחת של קבצי ההורדה ולחץ על פורמט P D B. הסר הערות ונתוני קישוריות והכנס כרטיס T E R בין שרשראות חלבונים נפרדות בקובץ P D B.

כדי להכין את המודל ההתחלתי הפעל את תוכנית T-LEAP מחבילת Amber Tools. לאחר מכן טען את שדה הכוח F F 14 S B כדי לתאר את החלבון עם מכניקה מולקולרית ואת הפרמטרים עבור מולקולות מים ויונים אטומיים כגון נתרן וכלוריד על ידי הזנת הפקודות שצוינו בשורת הפקודה. לאחר מכן, טען את קובץ P D B ובנה קואורדינטות עבור מימן היוצר אובייקט בשם מול.

בדוק אם יש חוסר עקביות פנימי שעלול לגרום לבעיות באמצעות הפקודה check mol. צרו קופסת ממס סביב החלבון. לאחר מכן בדוק את המטען הכולל על ידי הזנת מטען מול והוסף יונים נגדיים כדי לנטרל את המערכת.

צור את הקובץ העליון טופולוגיה P R M ואת קובץ הקואורדינטות I N P C R D על ידי הזנת הפקודה המצוינת. לאחר שתסיים, צא מתוכנית T-lEAP. בצע את השלב הראשון של מזעור האנרגיה כדי לייעל את מיקומם של אטומי מימן נוספים ומולקולות מים תוך שמירה על קואורדינטות החלבון קבועות על ידי ריסון מיקום על אטומים כבדים.

הפעל את התוכנית P M E M D על-ידי הזנת הפקודה שצוינה. בצע את הארגומנטים הנדרשים בזמן שאני שולט בנתונים. טופולוגיה מולקולרית P, פרמטרים של שדות כוח ושמות אטומים.

C קואורדינטות ראשוניות. O פלט יומן קריא למשתמש R קואורדינטות סופיות. REF, קואורדינטות ייחוס עבור ריסון מיקום.

לאחר מכן, לבצע את השלב השני של מזעור האנרגיה ללא ריסון כדי לייעל את המערכת כולה באמצעות קלטים של הפקודה ציין. שלב זה נועד לחמם את המערכת מאפס עד 300 קלווין. בצע את תהליך החימום עם ריסון מיקום על אטומי החלבון עם 50 פיקו-שניות בנפח קבוע על ידי שימוש בפקודה הנתונה כקלט.

עקוב אחר הארגומנט הנדרש כאשר קבוצות קואורדינטות X נשמרות על מסלול הדינמיקה המולקולרית. השלב הבא הוא הכרחי כדי להתאים את צפיפות המים ולקבל את מצב שיווי המשקל של החלבון. בצע את שיווי המשקל ב 300 קלווין עבור 500 פיקו-שניות בלחץ קבוע ללא כל ריסון באמצעות הפקודה המצוינת לאחר שיווי משקל הושג בהצלחה.

בצע סימולציה של דינמיקה מולקולרית לייצור במשך 10 ננו-שניות או יותר בלחץ קבוע וצור את קובץ המסלול לניתוח הבא של מבנה החלבון באמצעות הפקודה שצוינה. הגרסה המקבילה של התוכנית, P M E M D M P I או G P U גרסה מואצת P M E M D CUDA יכולה לשמש באשכולות מחשבים ומחשבי על. סימולציה ארוכה של דינמיקה מולקולרית עשויה להיות מחולקת למספר מקטעים ולהתבצע ברצף.

בניתוח זה, סוג פראי Caspase two ומוטנט הסרין-384 אלנין שלו נחקרו בעקבות תהליך העבודה של מידול הדינמיקה המולקולרית. החלפת הסרין-384 אלנין גרמה לשינוי קונפורמי חשוב בשאריות האתר הפעיל ארגינין-378. יתר על כן, הוכח כי החלפת הסרין-384 אלנין השפיעה על זיהוי המצע על ידי שאריות הארגינין באתר הפעיל ופגעה בפעילות בסיס היצוק.

האתר ביים מוטגנזה ובדיקות ביוכימיות הראו כי מוטציית סרין-384 אלנין חסמה את הפעילות האנזימטית בעיבוד של Caspase two ודיכאה את האפופטוזיס של תאים סרטניים. ניתן להשתמש בגישה המתוארת כדי להעריך את ההשפעה של מוטציות בחומצות אמינו ושינויים פוסט-תרגומיים בקספאז 2, כמו גם בקספאז אחרים המעורבים במחלות סרטן שונות.