Баку, Азербайджан
Баку, Азербайджан
Методами молекулярного моделирования исследованы электронные характеристики стабильных конформационных состояний бета-амилоидного пептида (25-35). Бета-амилоидный пептид (Аβ) является основным компонентом сенильных бляшек, обнаруживаемых в головном мозге пациентов с болезнью Альцгеймера. Aβ (25-35) фрагмент молекулы с аминокислотной последовательностью Gly-Ser-Asn-Lys-Gly-Ala-Ile-Ile-Gly-Leu-Met. Показано, что конформационные особенности молекулы во многом определяются ее окружением, поэтому целью настоящей работы было изучение различий конформаций бета-пептида амилоида (25-35) в вакууме и в слабополярной среде методами молекулярной механики и квантово-химических расчетов. Исследования были проведены в два этапа: 1) определены геометрические и энергетические параметры низкоэнергетических конформационных состояний указанного пептида, 2) рассчитаны электронные характеристики установленных низкоэнергетических конформаций данных молекулы Расчеты показали, что конформационное поведение этого пептида может быть описано набором подобных низкоэнергетических конформаций, имеющих α-спиральную структуру на С-концевой последовательности. Было показано также, что низкоэнергетические структуры амилоидного бета-пептида (25-35) обладают наиболее благоприятными дисперсионными контактами и, следовательно, можно ожидать, что они станут наиболее предпочтительными в слабополярной среде, когда электростатические взаимодействия не играют существенной роли. Были также исследованы допустимые изменения значений двугранных углов амилоидного бета-пептида (25-35) в энергетически предпочтительной конформации и стабильность элементов вторичной структуры. Были получены и сопоставлены распределение электронной плотности и эквипотенциальные поверхности в энергетически предпочтительных конформациях бета-амилоидного пептида (25-35). Квантовохимический расчет показал, что наиболее большие отрицательные заряды в пептиде сконцентрированы именно на атомах кислорода карбонильных групп и атомах азота аминогруппы. Были получены и сопоставлены распределение электронной плотности и эквипотенциальные поверхности в энергетически предпочтительных конформациях бета-амилоидного пептида (25-35).
бета-амилоидный пептид (25-35), квантово-химический расчет, метод молекулярной механики, конформация
1. Beyreuther K., Masters C.L. Alzheimer’s disease: the ins and outs of amyloid. Nature, 1997, vol. 389, pp. 677-678.
2. Kohno T., Kobayashi K., Maeda T., Sato K., Takashima A. Three-dimensional structures of the amyloid β-peptide (25–35) in membrane-mimicking environment. Biochemistry, 1996, vol. 35, pp. 16094-16104.; DOI: https://doi.org/10.1021/bi961598j; EDN: https://elibrary.ru/YAPFJP
3. Shanmugam G., Jayakumar R. Structural analysis of amyloid beta peptide fragment (25-35) in different microenvironments. Biopolymers, 2004, vol. 76, pp. 421-434.; DOI: https://doi.org/10.1002/bip.20131; EDN: https://elibrary.ru/YIGRVQ
4. Агаева Г.А., Агаева У.Т., Годжаев Н.М. Особенности пространственной организации молекул гемокинина-1 человека и гемокинина-1 мыши/крысы. Биофизика, 2015, т. 60, вып. 3, с. 457-470.; EDN: https://elibrary.ru/UAAWCP
5. IUPAC-IUB Commision on Biochemical Nomenclature Abbreviations and symbols for description of conformation of polypeptide chains. Pure Appl. Chem., 1974, vol. 40, pp. 291-308.
6. Максумов И.С., Исмаилова Л.И., Годжаев Н.М. Программа полуэмпирического расчета конформаций молекулярных комплексов на ЭВМ. Журнал структурной химии, 1983, т. 24, № 4, с. 147-148.
7. Chem 3D Pro, “Molecular Modeling and Analysis”, Cambridge Soft Corporation, 875 Massachusetts, 02139 U.S.A (2005).
