Name: Moleküler Dinamik Simülasyonları Kullanılarak Yapısal Etkilerin Değerlendirilmesi için Reaktif Karbonillerle Modifiye Edilmiş Amino Asitlerin İnsiliko Sentezlenmesi (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2024-04-26T14:30:00.000+00:00
Duration: 5 min 57 s
Description: Keşfedin, karbonillenmiş amino asitlerin in siliko sentezlenmesi ve protein yapısına dahil edilmesi yöntemini. Bu hesaplamalı biyokimya protokolü, translasyon sonrası modifikasyonların yapısal etkilerini anlamaya yardımcı olur.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Bu çalışma, 2021 ve Acta 017-2022 araştırma gruplarını desteklemek için hibe için Ministerio de Ciencia, Tecnología e Innovación (Minciencias) ve Cartagena Üniversitesi'nden (Kolombiya) 1107-844-67943 araştırma hibe kodu ile desteklenmiştir.

Lipid Türevleri ile Protein Karbonilasyonunun İn Silico Yapısal Analizi

<ol><li>Cornell, W. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+second+generation+force+field+for+the+simulation+of+proteins%2C+nucleic+acids%2C+and+organic+molecules%5BTitle%5D)+AND+%22J+Am+Chem+Soc%22%5BJournal%5D)">A second generation force field for the simulation of proteins, nucleic acids, and organic molecules.</a> J Am Chem Soc. 117 (19), 5179-5197 (1995).</li>
<li>Wang, J., Wolf, R. M., Caldwell, J. W., Kollman, P. A., Case, D. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+testing+of+a+general+amber+force+field%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comput+Chem%22%5BJournal%5D)">Development and testing of a general amber force field.</a> J Comput Chem. 25 (9), 1157-1174 (2004).</li>
<li>Brooks, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((CHARMM%3A+A+program+for+macromolecular+energy%2C+minimization%2C+and+dynamics+calculations%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comput+Chem%22%5BJournal%5D)">CHARMM: A program for macromolecular energy, minimization, and dynamics calculations.</a> J Comput Chem. 4 (2), 187-217 (1983).</li>
<li>Mayo, S. L., Olafson, B. D., Goddard, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DREIDING%3A+a+generic+force+field+for+molecular+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22J+Phys+Chem%22%5BJournal%5D)">DREIDING: a generic force field for molecular simulations.</a> J Phys Chem. 94 (26), 8897-8909 (1990).</li>
<li>Daura, X., Mark, A. E., van Gunsteren, W. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Parametrization+of+aliphatic+CHn+united+atoms+of+GROMOS96+force+field%5BTitle%5D)+AND+%22J+Comput+Chem%22%5BJournal%5D)">Parametrization of aliphatic CHn united atoms of GROMOS96 force field.</a> J Comput Chem. 19 (5), 535-547 (1998).</li>
<li>Robertson, M. J., Tirado-Rives, J., Jorgensen, W. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+peptide+and+protein+torsional+energetics+with+the+OPLS-AA+force+field%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Theory+Comput%22%5BJournal%5D)">Improved peptide and protein torsional energetics with the OPLS-AA force field.</a> J Chem Theory Comput. 11 (7), 3499-3509 (2015).</li>
<li>Guvench, O., MacKerell, A. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+protein+force+fields+for+molecular+dynamics+simulations%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Comparison of protein force fields for molecular dynamics simulations.</a> Methods Mol Biol. 443, 63-88 (2008).</li>
<li>Petrov, D., Margreitter, C., Grandits, M., Oostenbrink, C., Zagrovic, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+systematic+framework+for+molecular+dynamics+simulations+of+protein+post-translational+modifications%5BTitle%5D)+AND+%22PLoS+Comput+Biol%22%5BJournal%5D)">A systematic framework for molecular dynamics simulations of protein post-translational modifications.</a> PLoS Comput Biol. 9 (7), e1003154(2013).</li>
<li>Alviz-Amador, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Development+and+benchmark+to+obtain+AMBER+parameters+dataset+for+non-standard+amino+acids+modified+with+4-hydroxy-2-nonenal%5BTitle%5D)+AND+%22Data+Brief%22%5BJournal%5D)">Development and benchmark to obtain AMBER parameters dataset for non-standard amino acids modified with 4-hydroxy-2-nonenal.</a> Data Brief. 21, 2581-2589 (2018).</li>
<li>Pineda-Alemán, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cysteine+carbonylation+with+reactive+carbonyl+species+from+lipid+peroxidation+induce+local+structural+changes+on+thioredoxin+active+site%5BTitle%5D)+AND+%22J+Mol+Graph+Model%22%5BJournal%5D)">Cysteine carbonylation with reactive carbonyl species from lipid peroxidation induce local structural changes on thioredoxin active site.</a> J Mol Graph Model. 124, 108533(2023).</li>
<li>Alviz-Amador, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effect+of+4-HNE+modification+on+ZU5-ANK+domain+and+the+formation+of+their+complex+with+%CE%B2-Spectrin%3A+A+molecular+dynamics+simulation+study%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Info+Model%22%5BJournal%5D)">Effect of 4-HNE modification on ZU5-ANK domain and the formation of their complex with β-Spectrin: A molecular dynamics simulation study.</a> J Chem Info Model. 60 (2), 805-820 (2020).</li>
<li>Zhou, A., Schauperl, M., Nerenberg, P. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Benchmarking+electronic+structure+methods+for+accurate+fixed-charge+electrostatic+models%5BTitle%5D)+AND+%22J+Chem+Info+Model%22%5BJournal%5D)">Benchmarking electronic structure methods for accurate fixed-charge electrostatic models.</a> J Chem Info Model. 60 (1), 249-258 (2020).</li>
<li>Gęgotek, A., Skrzydlewska, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+effect+of+protein+modifications+by+lipid+peroxidation+products%5BTitle%5D)+AND+%22Che+Phys+Lipids%22%5BJournal%5D)">Biological effect of protein modifications by lipid peroxidation products.</a> Che Phys Lipids. 221, 46-52 (2019).</li>
<li>Moldogazieva, N. T., Zavadskiy, S. P., Astakhov, D. V., Terentiev, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Lipid+peroxidation%3A+Reactive+carbonyl+species%2C+protein%2FDNA+adducts%2C+and+signaling+switches+in+oxidative+stress+and+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem+Biophys+Res+Comm%22%5BJournal%5D)">Lipid peroxidation: Reactive carbonyl species, protein/DNA adducts, and signaling switches in oxidative stress and cancer.</a> Biochem Biophys Res Comm. 687, 149167(2023).</li>
</ol>

Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.

AMBER parametrelendirme protokolünün geliştirilmesindeki kritik adımlardan biri, minimizasyon ile ilgili enerjik değişkenlik ve AMBER ön odasında RESP yüklerinin atanma şekli nedeniyle, lipid peroksidasyon türevleri ile modifiye edilmiş yeni amino asit kalıntılarının kuantum optimizasyonuydu. Bunun için Hartree-Fock (HF/6-31G) ile ab initio optimizasyon yöntemleri ve yarı ampirik yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT; B3LYP/6-31G ve M062X/6-31G) yük atamasına verilen yanıtı değerlendirmek için kurulmuştur. Sonuç olarak, HF işlevi, protokolün önceki adımı olarak dikkate alınarak daha iyi performans/hesaplama maliyeti oranı sundu. Bu aynı zamanda Zhou ve ark.12 tarafından yapılan çalışmada da gösterilmiştir.
Protokolün uygulanması sırasında birkaç hata kaynağı olabilir. Modifikasyonun ek yapıları tarafından üretilen olası sterik engeller genellikle moleküler sistemin en aza indirme adımları ile çözülen hatalara yol açar. Öte yandan, dihedral açıların parametreleri genellikle parametrelendirme işleminin sonunda ayarlanır ve bu nedenle bazen olası bir hata olarak gösterme eğilimindedirler, bu özel durumda parametrelerin Alviz-Amador9 tarafından bildirildiği gibi homolojiye göre ayarlanması ve hatayı ortadan kaldırmak için yeni formatta eklenmesi önerilir.
Yöntemin sınırlamalarından biri, parametreleştirmelerin adım adım geliştirilmesi için gereken çabadır. Yeni elektronik yapılardan yeni parametrelerin üretilmesi ve daha sonra bu parametrelerin protein sistemlerine uyarlanması, iyi bir şekilde yürütülmesi için çok fazla özveri gerektirir. Bu nedenle, protokolümüzü uygularken iyi bir strateji, adım adım talimatları takip etmek ve kılavuzu dikkatlice okumaktır.
Moleküler dinamik simülasyonları ortamında, AMBER protokolünün önemi belirginleşir. Uyarlanabilir doğası ve çok yönlülüğü, onu çeşitli araştırma alanlarını keşfeden araştırmacılar için değerli bir araç haline getirir. Protein sistemlerindeki uygulamasının ötesinde, makromoleküler yapılara yayılması yeni olasılıklara kapı açar. Bu uyarlanabilirlik, yalnızca standart parametrelendirme yöntemlerindeki mevcut boşlukları ele almakla kalmaz, aynı zamanda yeni yapıların oluşturulması için bir yol sunar ve böylece moleküler dinamik araştırmalarının ufkunu genişletir. Aksine, diğer araştırmalar, çeviri sonrası değişikliklerin geleneksel parametrelendirmesinin belirli bir değişiklik türüyle sınırlı olduğunu ve yalnızca halka açık depolardantüretildiğini göstermektedir 8 ve yeni yapılar oluşturma yeteneğinden yoksundur.
Reaktif karbonil türlerinin varlığından kaynaklanan modifikasyonlar sıklıkla kanser, metabolik bozukluklar ve farklı mekanizmaları takip eden dejeneratif hastalıklar dahil olmak üzere bir dizi patoloji ile ilişkilidir13,14 . Bu protokol tarafından sağlanan destek, diğerlerinin yanı sıra konformasyonel stabilite, atomik esneklik, ikincil yapıların kaybı, çözücü erişilebilirliği ve protein-protein etkileşim enerjisi gibi çeşitli önemli özellikleri değerlendirmek için yararlıdır. Sonuç olarak, bu özelliklerin ölçümü, karbonile proteinlerin biyolojik sistemlerde geri dönüşü olmayan değişikliklere neden olabileceği, konformasyonel kararsızlığa, atomik esnekliğin artmasına veya azalmasına ve ikincil yapı kaybına yol açabileceği durumlarda faydalı olabilir10,11.
Sonuç olarak, kritik adımları, uyarlanabilirliği ve çok yönlülüğü ile AMBER parametrelendirme protokolü, moleküler dinamik simülasyonları alanında öncü bir yöntem olarak durmaktadır. Sınırlamalarını kabul etmekle birlikte, mevcut yöntemlerin eksikliklerini ele alma yeteneği ile öneminin altı çizilmekte ve araştırmacılara biyolojik ve kimyasal sistemler yelpazesindeki moleküler yapıların ve davranışların karmaşıklıklarını keşfetmek için güçlü bir araç sağlamaktadır.

Oksidatif modifikasyonlarla proteinlerin moleküler davranışlarını anlama arayışında, hesaplamalı kimya, geniş bilimsel araştırma alanında temel bir dayanak haline gelmiştir. Bu, moleküllerin atomik davranışını tanımlamak için matematiksel denklemler kullanarak elektronik sistemlerde fiziksel olayları yorumlayabilen teorik modellerin kullanımına dayanır. Bu manzara içinde, proteinlerin hesaplamalı simülasyonları, moleküler sistemlerin atomik davranışını analiz etmek için çok önemli araçlar olarak öne çıkıyor. Yapısal davranışın, enerjik hesaplamaların ve konformel durumların1 değerlendirilmesine dayanarak, bu yöntemler biyomoleküler sistemlerin davranışını tahmin etmek için stratejik müttefikler haline gelir.
Bu simülasyonlar, yapısal değişiklikleri incelemede ve protein sistemlerindeki biyolojik fonksiyonların kaybını veya kazancını değerlendirmede uzmanlaşmıştır. Bununla birlikte, hesaplamalı yaklaşımlar, dizideki kovalent translasyon sonrası modifikasyonlar tarafından oluşturulan modifiye edilmiş kalıntılar içeren protein sistemlerine uygulandığında önemli sınırlamalar göstermiştir. Bunun nedeni, mevcut birçok yöntemin, 2,3,4,5,6 proteinlerinin moleküler dinamik simülasyonları için en yaygın program paketleriyle uyumlu kuvvetleri zorlamak için parametrelere sahip kaynaklardan yoksun olmasıdır. Bu nedenle, topolojilerin ve atomik koordinatların sistemin7 potansiyel enerjisini yöneten denklem ile hassas bir şekilde bağlanmasını kolaylaştırmak için hesaplama yazılımı uyumlu kuvvet alanı uyarlanabilir parametrelerinin standardizasyonu esastır.
Bu zorluklara yanıt olarak, ab initio yöntemleri kullanılarak lipid peroksidasyonundan türetilen aldehitlerle yeni modifiye amino asit kalıntılarına uyarlanabilen bir protokol geliştirilmiştir. Bu anlamda, yeni kalıntıların yapısal geometrisinin optimizasyonu, uyarlanabilir yüklerin AMBER gibi genel kuvvet alanlarında çalıştırılabilen yeni bağ, açı ve dihedral parametrelere atanmasına izin verir. Bu parametrelerin müteakip doğrulanması, moleküler dinamik simülasyonlarına uygulanabilir yöntemin tutarlılığının ve sağlamlığının belirlenmesine izin verir.
Bu yöntemin dikkate değer güçlü yönlerinden biri, diğerlerinin yanı sıra karbonilasyondan fosforilasyona, asetilasyona ve metilasyona kadar çeşitli translasyon sonrası modifikasyonlara uyum sağlama yeteneğinde yatmaktadır. Bu çok yönlülük sadece protein sistemleriyle sınırlı değildir, aynı zamanda atomik topolojiler ve koordinatlarla eşleşmeye izin veren makromoleküler yapılara kadar uzanır. Buna karşılık, önceki çalışmalar, çeviri sonrası değişikliklerin standart parametrelendirmesinin yalnızca belirli bir değişiklik türüne uygun olduğunu ve yalnızca yeni yapılar oluşturma yeteneğinden yoksun olan yayınlanmış depolardan elde edilebileceğini ortaya koymaktadır8.
Şu anda, protein yapısı tahmini ve tasarımındaki zorluklar, translasyon sonrası modifikasyonlarla yapıları modellerken daha belirgin hale gelmektedir. Belirli amino asit bölgelerindeki değişiklikleri tanımlayan parametrelerin azlığı, standart parametrelendirmelere göre ayarlanabilen hesaplama yöntemlerinin geliştirilmesi ve uygulanması için acil ihtiyacın altını çizmektedir. Bu protokolün amacı, yağ asidi oksidasyonundan türetilen reaktif karbonil türleri ile kovalent olarak modifiye edilmiş amino asitler için yeni parametrelerin in silico inşası için bir yol sağlamaktır. Bu modifiye edilmiş amino asitler, genel kehribar kuvvet alanı (GAFF) tarafından tanınır ve bu nedenle, bu tür bir karbonilasyonun hedef proteinleri üzerindeki yapısal ve fonksiyonel etkilerini in silico olarak değerlendirmek için kullanılabilir.

<table><tbody><tr><td>AmberTools16 veya Üst</td><td>Amber Projesi</td><td></td><td>Amber, bir dizi biyomoleküler simülasyon programıdır</td></tr><tr><td>Gaussian 09 veya Upper</td><td>Gaussian Inc</td><td></td><td>Yapıları çizin ve optimize edin</td></tr><tr><td>Linux</td><td>Ubuntu GNU/Linux</td><td></td><td>AmberTools için Platform</td></tr><tr><td>NVIDIA GPU'lar GTX 1080 veya Üst</td><td>Nvidia</td><td></td><td>PMEMD ile uyumlu</td></tr></tbody></table>

moleküler dinamik simülasyonları kullanılarak yapısal etkilerin değerlendirilmesi için reaktif karbonillerle modifiye edilmiş amino asitlerin İnsiliko sentezlenmesi 

Synthesizing Amino Acids Modified with Reactive Carbonyls in Silico to Assess Structural Effects Using Molecular Dynamics Simulations

Lipid peroksidasyonundan türetilen reaktif aldehitler tarafından protein karbonilasyonu, proteinlerin çapraz bağlanmasına, oligomerizasyonuna ve toplanmasına yol açarak hücre içi hasara, hücre fonksiyonlarının bozulmasına ve nihayetinde hücre ölümüne neden olur. Yaşlanma ve yaşa bağlı çeşitli kronik durumlarda tanımlanmıştır. Bununla birlikte, protein hedeflerinde fonksiyon kaybı ile ilgili yapısal değişikliklerin temeli hala tam olarak anlaşılamamıştır. Bu nedenle, yağ asidi oksidasyonundan türetilen reaktif karbonil türleri ile karbonile edilmiş amino asitler için yeni parametrelerin in silico yapımına giden bir yol açıklanmaktadır. 4-hidroksi-2-nonenal (HNE), 4-hidroksi-2-hekzenal (HHE) ve 4-Okso-2-nonenal (ONE) için bir furan halkası formu ile Cys, His ve Lys için Michael eklentileri inşa edilirken, malondialdehit (MDA) her kalıntıya doğrudan bağlandı. Protokol, yapı, geometri optimizasyonu, yüklerin atanması, eksik bağlar, açılar, dihedral açı parametreleri ve her değiştirilmiş kalıntı yapısı için doğrulanması için ayrıntıları açıklar. Sonuç olarak, bu lipid türevleri ile karbonilasyonun neden olduğu yapısal etkiler, tioredoksin enzimi, sığır serum albümini ve zar Zu-5-ankirin alanı gibi farklı protein sistemleri üzerinde kök-ortalama-kare sapması (RMSD), kök ortalama kare dalgalanması (RMSF), yapısal ikincil tahmin (DSSP) ve çözücü erişilebilir yüzey alanı analizi (SASA) kullanan moleküler dinamik simülasyonları ile ölçülmüştür. diğerleri arasında.

Protokolün uygulanmasını göstermek ve sonuçları değerlendirmek için aşağıdaki analizler dikkate alınacaktır. Modifiye amino asit kalıntılarına yeni parametreler atanarak oluşturulan veri seti, kısmi RESP yüklemeleri için desteklenen elektronik yapıların optimizasyonuna dayalı olarak oluşturulmuştur. Şekil 9 , parametre ataması ile optimize edilmiş amino asit kalıntılarından birinin yapısal konformasyonunu göstermektedir.
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66605/66605fig09.jpg"> Şekil 9: İn silico sentezlenen Cys-HHE kalıntısı. HHE ile modifiye edilmiş sistein amino asidinin atanmış topoloji ve koordinat parametreleri ile temsili. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66605/66605fig09large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
M062X/6-31G ile teorik DFT seviyelerinden elde edilen yapılar, AMBER'de moleküler dinamik simülasyonları ile klasik mekanik yapılarla karşılaştırılmıştır. Simülasyonlardan elde edilen parametrelerin her biri, kuantum mekaniğinden elde edilen teorik verilerle iyi bir korelasyon gösterdi. Ortalama bağ mesafesi hataları yaklaşık 0.001 - 0.002 şdeğerleri gösterirken, açılar ~ 8.2° idi. Bağların ve açıların tipolojisi, mesafeleri ve sabitleri Tablo 1'de listelenmiştir.Bu veriler, Alviz-Amador ve ark.9 tarafından yazılan veri makalesinde bildirilenlere benzerdi. Parametre dosyaları http://research.bmh.manchester.ac.uk/bryce/amber/'da mevcuttur.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td colspan="7">Cys-HHE</td>
		</tr><tr><td rowspan="2">Yöntemler</td>
			<td colspan="3">Bağ</td>
			<td colspan="3">Açı</td>
		</tr><tr><td colspan="3">(Å, ± Stdev)</td>
			<td colspan="3">(°, ± Stdev)</td>
		</tr><tr><td>QM</td>
			<td>S1 –C4</td>
			<td>C6-C8 arası</td>
			<td>C8-C9 Serisi</td>
			<td>S1-C4-C5 Serisi</td>
			<td>O2-C6-C8</td>
			<td>C6-C8-C9 Serisi</td>
		</tr><tr><td>(M062X/631G(D)</td>
			<td>1.82</td>
			<td>1.52</td>
			<td>1.53</td>
			<td>115.9</td>
			<td>109.25</td>
			<td>112.21</td>
		</tr><tr><td rowspan="2">MM (AMBER) aa tek başına</td>
			<td>1,85±</td>
			<td>1,55±</td>
			<td>1,54±</td>
			<td>111,66±</td>
			<td>109,77±</td>
			<td>113.16±</td>
		</tr><tr><td>0.002</td>
			<td>0.002</td>
			<td>0.002</td>
			<td>0.152</td>
			<td>0.14</td>
			<td>0.148</td>
		</tr></tbody></table>Tablo 1: Bağ mesafesi ve açı parametreleri karşılaştırması. Kuantum (QM) ve klasik yöntemlerle elde edilen bağ mesafeleri ve açı değerleri arasında anlamlı bir fark bulunmamıştır.
Modifiye edilmiş amino asit kalıntıları için parametrelerin her biri üretildikten ve doğrulandıktan sonra, dinamik davranışlar, doğal muadili ile karşılaştırıldığında her bir kalıntının stabilitesi üzerindeki etkiyi değerlendirmek için 1 μs'lik yörüngelere sahip moleküler dinamik simülasyonları yoluyla incelenmiştir (Şekil 10). Modifiye edilmiş amino asitlerin her biri için elde edilen RMSD değerleri, doğal muadillerinden önemli farklılıklar göstermedi ve tüm yörünge boyunca konformasyonel stabilitelerini korudular.
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/66605/66605fig10.jpg"> Şekil 10: Siliko olarak sentezlenmiş kalıntıların RMSD grafiği. HHE, HNE, MDA ve ONE ile modifiye edilmemiş ve modifiye edilmiş sistein kalıntısının temsili RMSD'si. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/66605/66605fig10large.jpg" target="_blank">Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.</a>
Modifiye edilmiş amino asit kalıntılarının parametreleştirilmesinden elde edilen dosyalar, deneysel karbonilasyon kanıtına sahip proteinlerdeki doğal yapısal amino asitlerin yerini almak için kullanılmıştır. Bu ikame, bu modifikasyonların bir sonucu olarak proteinde meydana gelebilecek yapısal ve fonksiyonel etkileri değerlendirmek için yapılmıştır. Ankyrin ve Thioredoxin10,11 gibi protein sistemleri üzerinde reaktif karbonil türleri tarafından karbonilasyonun in silico çalışmaları ile bildirilmiştir.

Burada, protein sistemlerine uyarlanabilen reaktif karbonil türleri ile modifiye edilmiş amino asit kalıntılarının optimizasyonu ve parametrelendirilmesi için bir protokol açıklıyoruz. Protokol adımları, yapı tasarımı ve optimizasyonu, yük atamaları, parametre yapımı ve protein sistemlerinin hazırlanmasını içerir.

Moleküler Dinamik Simülasyonları Kullanılarak Yapısal Etkilerin Değerlendirilmesi için Reaktif Karbonillerle Modifiye Edilmiş Amino Asitlerin İnsiliko Sentezlenmesi 

Protein carbonylation by reactive aldehydes derived from lipid peroxidation leads to cross-linking, oligomerization, and aggregation of proteins, causing ...

Çalışmamız, lipid peroksidasyon son ürünleri ile karbonile amino asitlerin in silico oluşturulması ve bunların bir proteine nasıl dahil edileceği için bir yol göstermektedir. Bu, bu translasyon sonrası modifikasyonun karbonile proteinlerin yapısal işlevini nasıl değiştirebileceğini anlamamıza yardımcı olabilir. Yapay zeka algoritmalarına dayalı programlar, proteinin üçüncül yapısını tahmin etmek için günümüzde en güçlü hesaplama araçlarıdır.Bununla birlikte, karbonile amino asitleri henüz tanımazlar ve bu nedenle protein yapısı üzerindeki etkilerini tahmin edemezler. Translasyon sonrası modifikasyonun bir proteinin yapısı ve işlevi üzerindeki etkisini incelemek için, istenen bulguyu hızlandırmak ve derinleştirmek için hesaplamalı yaklaşımlarla birleştirilen çok çeşitli parametre yöntemleri mevcuttur. Hem in vivo, hem in vitro hem de in silico olarak proteinlerin translasyon sonrası modifikasyonu çalışmasında karşılaşılması gereken önemli zorluklar vardır.In silico düzeyde, yeni parametrelerin oluşturulmasının yanı sıra kuvvet alanlarının ve veri analizi programlarının iyileştirilmesi hala gereklidir. Metabolik enfeksiyonlarda ve yaşlanmaya bağlı hastalıklarda karbonile proteinlerin artması nedeniyle, sonuçlarımız bu konuda meydana gelen yapısal değişikliğin ve bunun in in silico işlevi nasıl etkileyebileceğinin anlaşılmasına katkıda bulunabilir

synthesizing-amino-acids-modified-with-reactive-carbonyls-silico-to

Research

JoVE Journal

Biochemistry

Biyokimya

GPU hızlandırmalı moleküler dinamik simülasyonu ve nanoyapıların 3D/VR görselleştirmesi, analizi ve manipülasyonunu içeren yeni bir hesaplama sistemi uygulanmıştır, bu da malzeme araştırmalarını ilerletmek ve insan gözünün göremediği boyutlara sahip malzeme yapıları hakkında bilgi edinmek için yenilikçi araştırmaları ve alternatif yöntemleri teşvik etmek için yeni bir yaklaşımı temsil eder.

Roman 3D / MD Simülasyonlar, Görselleştirme ve Analiz VR İnteraktif Çevre

Bu makale, nanoölçümler ve moleküler dinamik simülasyon ile incelenen ve doğrulanan bir fulleren Si substratının nanomalzeme üretimini bildirmektedir.

C problama<sub&gt; 84</sub&gt; Taramalı Uç Mikroskobu ve Molecular Dynamics Kullanarak Si Maddesini Gömülü

Burada bir atomik kuvvet mikroskopu (AFM) ile tek bir molekül kuvveti spektroskopi ölçümleri ile iyi tanımlanmış bir inorganik yüzey ve ya peptitler veya amino asitler arasındaki etkileşimlerin kuvvetini ölçmek için bir protokol mevcut. ölçümü ile elde edilen bilgiler, daha peptid inorganik madde interfazda anlamak önemlidir.

Tek Molekül Kuvvetleri Spektroskopisi kullanarak İnorganik Malzemelerle Amino Asitler ve Peptitler Etkileşimi içine Trendleri

Supramolecular protein derlemeler atomik çözünürlükte yüksek alaka nedeniyle çok önemli rolleri biyolojik olayları çeşitli yapılardır. Burada, biz bir protokol tarafından magic-açı katı hal Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi (MAS SSNMR) iplik çözünmez ve kristal makromoleküllerin protein derlemeler üzerinde yüksek çözünürlüklü yapısal çalışmalar gerçekleştirmek için mevcut.

Atomik yapısal çalışmaların makromoleküllerin meclisleri tarafından katı hal Nükleer manyetik rezonans spektroskopisi

1,2-dithiolane sentezi için bir protokol peptid ve peptid kendinden montajlı kaynaklanan supramolecular yapıları karakterizasyonu değiştiren.

1,2-Dithiolane malzemelerin ve kendi kendine montaj peptidler değiştirilme tarihi

Bu iletişim kuralı ile örneklenir bir heterobifunctional silane Bağlantı Aracısı atomik kuvvet mikroskobu dayalı tek molekül kuvvet spektroskopisi için tasarlanmış silikon-oksit yüzeyler için proteinlerin immobilizasyon kovalent açıklar RrgA etkileşim (pilus-1 İpucu adhesin, S. pneumoniae) fibronektin ile.

Proteinler kovalent immobilizasyon için tek molekül kuvvet spektroskopisi

Bir protokol bilgi kodlanmış peptoid oligomers sentezi için ve dinamik kovalent reaktan çiftleri ve Lewis asidik nadir toprak olarak aminler ve aldehitler kullanarak moleküler merdivenler içine bu peptoidlerin dizi yönelimli kendini montaj için sunulmaktadır metal çok rol reaktifler olarak triflates.

Bilgi taşıyan Peptoidlerin sentezi ve Dizi yönelimli Dinamik Kovalent Öz-montaj

Bu protokolün amacı, EGFR kinazproteininin aktive mutasyonları nedeniyle meydana gelen dinamik yapısal değişiklikleri incelemek için moleküler dinamik simülasyonları kullanmaktır.

EGFR Somatik Mutasyonları Moleküler Dinamik Simülasyonu ile Aktive Etmenin Yapısal Etkilerinin Deşifre Edilmesi

Monomerik alfa-sinükleinin yapısal topluluğu fizyolojik fonksiyonunu ve fizikokimyasal özelliklerini etkiler. Mevcut protokol, fizyolojik koşullar altında bu içsel olarak düzensiz proteinin monomeri hakkında konformasyonel bilgileri belirlemek için milisaniye hidrojen / döteryum değişim kütle spektrometrisinin ve müteakip veri analizlerinin nasıl gerçekleştirileceğini açıklamaktadır.

Fizyolojik Koşullar Altında Alfa-Sinüklein Yapısal Dinamiğinin İncelenmesi için Milisaniye Hidrojen / Döteryum Değişim Kütle Spektrometresi

Mevcut protokol bir biyomoleküler simülasyon paketi kullanır ve vahşi tip kaspaz ve mutant formlarını modellemek için moleküler dinamik (MD) yaklaşımını açıklar. MD yöntemi, kaspaz yapısının dinamik evrimini ve mutasyonların veya post-translasyonel modifikasyonların potansiyel etkisini değerlendirmeye izin verir.

Kaspaz Mutasyonlarının ve Post-Translasyonel Modifikasyonun Moleküler Modelleme Yaklaşımlarıyla Araştırılması

Keşfedin, karbonillenmiş amino asitlerin in siliko sentezlenmesi ve protein yapısına dahil edilmesi yöntemini. Bu hesaplamalı biyokimya protokolü, translasyon sonrası modifikasyonların yapısal etkilerini anlamaya yardımcı olur.

Moleküler Dinamik Simülasyonları Kullanılarak Yapısal Etkilerin Değerlendirilmesi için Reaktif Karbonillerle Modifiye Edilmiş Amino Asitlerin İnsiliko Sentezlenmesi (Video) | JoVE Journal

Moleküler Dinamik Simülasyonları Kullanılarak Yapısal Etkilerin Değerlendirilmesi için Reaktif Karbonillerle Modifiye Edilmiş Amino Asitlerin İnsiliko Sentezlenmesi

Daha fazla video keşfet