Động lực học Phân tử của Protein Ha-ras: Tính toán Điện tích Tại Trung tâm Nguyên tử của Nucleotide trong Trường Lực AMBER

Các mô phỏng động lực học phân tử đã trở thành một công cụ thiết yếu cho việc nghiên cứu các hệ thống sinh học. Protein Ha-ras là một hệ thống phù hợp cho các nghiên cứu như vậy. Mặc dù đã có nhiều tiến bộ gần đây, nhưng vẫn chưa biết chính xác protein này hoạt động như thế nào trong chu trình phát triển của tế bào. Trong nghiên cứu này, các điện tích tại trung tâm nguyên tử cho các ligand nucleotide guanosine đã được tính toán và thử nghiệm. Để tương thích với các tham số của trường lực AMBER khác, các điện tích này được điều chỉnh theo một tiềm năng điện tĩnh phân tử được suy từ hàm sóng ab initio. Tập hợp cơ sở nhỏ nhất có thể tạo ra một hàm sóng ổn định cho các ion phân tử âm GDP và GTP là 3-21G* với các hàm khuếch tán bổ sung trên các nhóm photphate. Để duy trì tính toàn vẹn của trường lực, các điện tích này được điều chỉnh để tương đương với các giá trị derived từ STO-3G. Quy trình này được thấy sản xuất một tiềm năng tương tác magie-photphate tốt khi so sánh với các tính toán ab initio 6-31++G*. Với các nucleotide được cố định trong cấu hình vị trí liên kết, việc bao gồm điện tĩnh của vị trí liên kết trong tính toán các điện tích là rất quan trọng. Cũng đã phát hiện rằng việc chia nucleotide thành các phần cấu thành để tính toán là không phù hợp. Từ các điện tích đã tính toán và dữ liệu thực nghiệm, trạng thái proton hóa của nucleotide trong protein được suy ra. Không có khả năng là GDP bị proton hóa, GTP có thể liên kết với một proton. Các điện tích đã được thử nghiệm trong các mô phỏng MD của một protein được mô hình hóa dựa trên cấu trúc tinh thể của Tong et al., trong đó động lực của nucleotide và các dư lượng vị trí liên kết đã phù hợp tốt với dữ liệu cấu trúc tinh thể. Mô hình này được thấy nhạy cảm, không chỉ với việc bao gồm dung môi rõ ràng, mà còn với số lượng nước liên kết với ion magie và cấu hình của vòng giữa các dư lượng từ 60 đến 66; cả hai thông tin này đều không có trong dữ liệu cấu trúc tinh thể.