恒定pH的MD模拟在喉毒素转位域的质子触发的形状切换

科学领域:

• 生物化学和分子生物学
• 结构生物学 结构生物学
• 计算生物学 计算生物学

背景情况:

• 在白喉毒素转位 (T) 域中的关键残留物的质子化对于细胞进入至关重要.
• 歇斯蒂丁残留物和拟议的"安全锁"机制涉及pH取决于形状的变化.
• 安全锁的确切机制及其在防止过早重新折叠方面的作用仍然不清楚.

研究的目的:

• 为了研究白喉毒素T域中关键残留物的质子化序列.
• 阐明在T域的pH取决于形状转换中的胺残留物 (H223,H257) 和谷氨酸 (E259) 的作用.
• 了解"安全锁"的分子机制及其对毒素进入的贡献.

主要方法:

• 使用了恒定pH分子动力学模拟.
• 在野生型T域和突变 (H223Q,H257Q,E259Q,H223Q/H257Q) 上进行了模拟.
• 计算结果与现有的关于T域稳定性和活性的实验数据进行了比较.

主要成果:

• 证实了H223在延迟H257质子化中的作用,并确定了不同的pKa值.
• E259表现出低的pKa,并有助于安全锁,在突变时增加H257的pKa.
• 在中性pH下,H223,H257和E259之间的相互作用可以防止T域在中性pH下过早重新折叠.

结论:

• H223/H257/E259三元组作为pH敏感的安全锁,对于调节毒素进入至关重要.
• 内体酸性化克服了安全锁,通过H223+和H257+排斥引发了形状变化.
• 这种详细的分子机制为T域在酸性环境中的治疗应用提供了洞察力.