Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty Russian Journal of Biological Physics and Chemisrty АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИКИ И ХИМИИ 2499-9962 55001 10.29039/rusjbpc.2022.0502 Общая биофизика General biophysics Общая биофизика MOLECULAR MODELLİNG OF CONFORMATİONAL FLEXİBİLİTY OF HYLAMBATİN MOLECULE Молекулярное моделирование конформационной подвижности молекулы гиламбатина Агаева Г. А. Agaeva G. A. gulshen@mail.ru Сафарли Г. Р. Safarli G. R. Годжаев Н. М. Godjaev N. M. Бакинский государственный университет Баку Азербайджан Baku State University Baku Azerbaijan Бакинский государственный университет Баку Россия Baku State University Baku Russian Federation Бакинский государственный университет Баку Азербайджан Baku State University Baku Azerbaijan 25 06 2022 25 06 2022 7 2 194 198 20 06 2022 20 06 2022 https://rusjbpc.ru/en/nauka/article/55001/view

Методами молекулярной механики и молекулярной динамики были исследованы особенности пространственной организации молекулы гиламбатина. Гиламбатин состоит из двенадцати аминокислотных остатков в последовательности: Asp-Pro-Pro-Asp-Pro-Asn-Arg-Phe-Tyr-Gly-Met-Met-NH2. В отличие от всех других тахикининов, гиламбатин имеет остаток Met, заменяющий обычный Leu в предпоследнем положении. Тахикининовый пептид гиламбатин был выделен и химически охарактеризован из метанольных экстрактов кожи Hylambates maculatus, африканской лягушки-ракофориды. Было показано, что вводимый внутривенно гиламбатин значительно повышает уровень глюкозы и инсулина в плазме крови. В данной работе было проведено исследование конформационной подвижности молекулы гиламбатина методами молекулярной механики и молекулярной динамики. При конформационном расчете пептида учитывали невалентные и электростатические взаимодействия, водородные связи и торсионные потенциалы. На основе фрагментарного анализа были определены стабильные пространственные структуры додекапептида гиламбатина, которые могут быть представлены в виде набора конформаций, характеризующихся относительно лабильным N-концевым тетрапептидом и конформационно жестким. С-концевым октапептидом. В рассчитанных стабильных конформационных соcтояниях были уточнены и энергетически оценены эффективные взаимодействия боковых цепей остатков и водородные связи. Показано, что молекула гиламбатина предпочтительно формирует практически изоэнергетичные конформации с различными структурными типами на N-конце пептидной цепи, переходящими в виток альфа-спирали на С-конце [2]. Методом молекулярной динамики была смоделирована картина внутримолекулярной подвижности стабильных конформаций молекулы гиламбатина как в вакууме, так и в окружении молекул воды. На основе рассчитанных значений двугранных углов были построены молекулярные модели энергетически предпочтительных конформационных состояний додекапептида гиламбатина.

The features of the spatial organization of the hylambatin molecule were investigated by methods of molecular mechanics and molecular dynamics. Hylambatin consists of twelve amino acid residues in the sequence: Asp-Pro-Pro-Asp-Pro-Asn-Arg-Phe-Tyr-Gly-Met-Met-NH2. Unlike all other tachykinins, hylambatin has a Met residue replacing the usual Leu at penultimate position. The tachykinin peptide hylambatin has been isolated and chemically characterized from methanol extracts of the skin of Hylambates maculatus, an African rhacophorid frog. It has been shown that intravenously administered hylambatin significantly increases the level of glucose and insulin in blood plasma. In this paper, the conformational flexibility of the hylambatin molecule was studied by methods of molecular mechanics and molecular dynamics. The conformational calculation of the peptide took into account non-valent and electrostatic interactions, hydrogen bonds and torsion potentials. Based on fragmentary analysis, stable spatial structures of the hylambatin dodecapeptide were determined, which can be represented as a set of conformations characterized by a relatively labile N-terminal tetrapeptide and a conformationally rigid C-terminal octapeptide. In the calculated stable conformational states, the effective interactions of the side chains of residues and hydrogen bonds were refined and energetically evaluated. It has been shown that the hylambatin molecule preferably forms practically isoenergetic conformations with various structural types at the N-end of the peptide chain, passing into the alpha helix at the C-end. By the method of molecular dynamics, the pattern of intramolecular mobility of stable conformations of the hylambatin molecule was modeled both in vacuum and surrounded by water molecules. Based on the calculated values of the dihedral angles, molecular models of energetically preferred conformational states of the hylambatin dodecapeptide were constructed.

 гиламбатин тахикинин конформация молекулярная механика молекулярная динамика : hylambatin tachykinin conformation molecular mechanics molecular dynamics simulation

Gullner H.G., Harris V., Yajima H., Unger R.H., Hylambatin, a structurally unique tachykinin: effects on insulin and glucagon secretion. Arch. Int. Pharmacodyn. Ther., 1984, vol. 272, no. 2, pp. 304-309. Gullner H.G., Harris V., Yajima H., Unger R.H., Hylambatin, a structurally unique tachykinin: effects on insulin and glucagon secretion. Arch. Int. Pharmacodyn. Ther., 1984, vol. 272, no. 2, pp. 304-309. Scheraga H.A. Recent progress in the theoretical treatment of protein folding. Biopolymers., 1983, vol. 22, pp.1-14. Scheraga H.A. Recent progress in the theoretical treatment of protein folding. Biopolymers., 1983, vol. 22, pp.1-14. Nemethy G., Pottle M.S., Scheraga H.A. Energy parameters in polypeptides. 9. Updating of geometrical parameters, nonbonded interactions, and hydrogen bond interactions for the naturally occurring amino acids. J. Phys.Chem., 1983, vol. 87, pp. 1883-1887. Nemethy G., Pottle M.S., Scheraga H.A. Energy parameters in polypeptides. 9. Updating of geometrical parameters, nonbonded interactions, and hydrogen bond interactions for the naturally occurring amino acids. J. Phys.Chem., 1983, vol. 87, pp. 1883-1887. Momany F.A., Mc.Guire R.F., Burgess A.W., Scheraga H.A. Energy parameters in polypeptides: VII. Geometric parameters, partial atomic charges, nonbonded interaction for naturally occurring amino acid. Phys. Chem., 1975, vol. 79, pp. 2361-2381. Momany F.A., Mc.Guire R.F., Burgess A.W., Scheraga H.A. Energy parameters in polypeptides: VII. Geometric parameters, partial atomic charges, nonbonded interaction for naturally occurring amino acid. Phys. Chem., 1975, vol. 79, pp. 2361-2381. Popov E.M. Quantitative approach to conformations of proteins. Int. J. Quant. Chem., 1979, vol. 16, pp. 707-737. Popov E.M. Quantitative approach to conformations of proteins. Int. J. Quant. Chem., 1979, vol. 16, pp. 707-737. Agaeva G.A., Kerimli N.N., Godjaev N.M. Structure-function organization of neurokinin A and neurokinin B molecules I. Theoretical conformational analysis of neurokinin A. Biofizika, 2005, vol. 50, no. 2, pp. 203-214. Agaeva G.A., Kerimli N.N., Godjaev N.M. Structure-function organization of neurokinin A and neurokinin B molecules I. Theoretical conformational analysis of neurokinin A. Biofizika, 2005, vol. 50, no. 2, pp. 203-214. Agaeva G.A., Kerimli N.N., Godjaev N.M. Structure-function organization of neurokinin A and neurokinin B molecules II. Theoretical conformational analysis of neurokinin B. Biofizika, 2005, vol. 50, no. 3, pp. 404-412. Agaeva G.A., Kerimli N.N., Godjaev N.M. Structure-function organization of neurokinin A and neurokinin B molecules II. Theoretical conformational analysis of neurokinin B. Biofizika, 2005, vol. 50, no. 3, pp. 404-412. Maksumov I.S., Ismailova L.I., Godjaev N.M. The program for semiempirical calculation of conformations of the molecular complexes. J. Sruct. Khim., 1983, vol. 24, no. 4, pp. 147-148. Maksumov I.S., Ismailova L.I., Godjaev N.M. The program for semiempirical calculation of conformations of the molecular complexes. J. Sruct. Khim., 1983, vol. 24, no. 4, pp. 147-148. Commision on Biochemical Nomenclature Abbreviations and symbols for description of conformation of polypeptide chains. Pure Appl. Chem., 1974, vol. 40, pp. 291-308. Commision on Biochemical Nomenclature Abbreviations and symbols for description of conformation of polypeptide chains. Pure Appl. Chem., 1974, vol. 40, pp. 291-308. Cornell W.D., Cieplak P., Bayly C.I., Gould I.R., Merz K.M. et al. A second generation force field for the simulation of proteins, nucleic acids, and organic molecules. J. Am. Chem. Soc., 1995, vol. 117, pp. 5179-5188. Cornell W.D., Cieplak P., Bayly C.I., Gould I.R., Merz K.M. et al. A second generation force field for the simulation of proteins, nucleic acids, and organic molecules. J. Am. Chem. Soc., 1995, vol. 117, pp. 5179-5188. McCammon J.A., Harvey S.C., Dynamics of Proteins and Nucleic Acids. Cambridge Univ. Press, New York, 1987. McCammon J.A., Harvey S.C., Dynamics of Proteins and Nucleic Acids. Cambridge Univ. Press, New York, 1987. Агаева Г.А., Сафарли Г.Р., Годжаев Н.М. Конформационное поведение молекулы гиламбатина и его фрагмента (5-12). Актуальные вопросы биологической физики и химии, 2021, т. 6, № 1, с. 20-25. Agaeva G.A., Safarli G.R., Godzhaev N.M. Konformacionnoe povedenie molekuly gilambatina i ego fragmenta (5-12). Russian Journal of Biological Physics and Chemistry, 2021, vol. 6, no. 1, pp. 20-25. (In Russ.)