Трансмембранные домены большинства мембранных белков представляют собой отдельные α-спирали или их пучки. Они принимают непосредственное участие в функционировании мембранных рецепторов и ионных каналов, а также обеспечивают формирование их правильной пространственной структуры. Таким образом, спираль-спиральные взаимодействия в липидном окружении вовлечены в ключевые процессы жизнедеятельности клетки. На смену концепции мотивов димеризации, описывающей взаимодействие белков в мембране исключительно через непосредственные контакты, пришло представление о мембране как об активной среде, влияющей на поведение встроенных белков. В настоящей работе с помощью метода молекулярной динамики исследовали поведение трансмембранного сегмента гликофорина А и двух искусственных полипептидов на базе полиаланина и полилейцина в гидратированном липидном бислое. Показали, что мономеры и образуемые димеры имеют на поверхности спиральных трансмембранных фрагментов сайты взаимодействия с молекулами липидов. Для мономера гликофорина А наиболее ярко выраженный сайт связывания липидов соответствует интерфейсу его димеризации. Перераспределение связанных молекул липидов при формировании димера способствует стабилизации димерного состояния за счёт энтропийного вклада в свободную энергию ассоциации.
мембранные белки, гликофорин А, рецепторные тирозинкиназы, белок-белковые взаимодействия
1. Bagatolli L.A., Ipsen J.H., Simonsen A.C., Mouritsen O.G., An outlook on organization of lipids in membranes: Searching for a realistic connection with the organization of biological membranes. Prog. Lipid Res., 2010, vol. 49, no. 4, pp. 378-389.
2. Li E., Hristova K., Receptor tyrosine kinase transmembrane domains: Function, dimer structure and dimerization energetics. Cell Adhes. Migr., 2010, vol. 4, no. 2, pp. 249-254.
3. Teese M.G., Langosch D., Role of GxxxG Motifs in Transmembrane Domain Interactions. Biochemistry, 2015, vol. 54, no. 33, pp. 5125-5135.
4. Fink A., Sal-Man N., Gerber D., Shai Y., Transmembrane domains interactions within the membrane milieu: Principles, advances and challenges. Biochim. Biophys. Acta - Biomembr., 2012, vol. 1818, no. 4, pp. 974-983.
5. Hedger, G., Sansom, M.S.P. Lipid interaction sites on channels, transporters and receptors: Recent insights from molecular dynamics simulations. Biochim. Biophys. Acta - Biomembr., 2016, vol.1858, no. 10, pp. 2390-2400.
6. Kuznetsov A.S., Polyansky A.A., Fleck M., Volynsky P.E., Efremov R. G., Adaptable Lipid Matrix Promotes Protein- Protein Association in Membranes. J. Chem. Theory Comput., 2015, vol. 11, no. 9, pp. 4415-4426.
7. Mineev K.S., Bocharov E.V., et. al., Dimeric structure of the transmembrane domain of glycophorin a in lipidic and detergent environments. Acta Naturae, 2011, vol. 3, no. 2, pp. 90-98.
8. Van Der Spoel D., Lindahl E., Hess B., Groenhof G., Mark A.E., Berendsen H.J.C., GROMACS: Fast, flexible, and free. J. Comput. Chem., 2005, vol. 26, no. 16, pp. 1701-1718.
9. Berger O., Edholm O., Jähnig F., Molecular dynamics simulations of a fluid bilayer of dipalmitoylphosphatidylcholine at full hydration, constant pressure, and constant temperature. Biophys. J., 1997, vol. 72, no. 5, pp. 2002-2013.
10. Кузнецов, А.С., Ефремов Р.Г. Оценка влияния среды на димеризацию трансмембранных доменов гликофорина А в компьютерном эксперименте. Актуальные вопросы биологической физики и химии. БФФХ-2016: материалы XI международной научно-технической конференции, Севастополь, 2016, т. 1, № 1, с. 250-253.
