V članku predstavimo aplikacijo metode simulacije s prilagodljivo resolucijo AdResS za solne raztopine. Večskalna metoda AdResS omogoča dinamično spreminjanje molekularne ločljivosti preko sklopitve atomističnih in grobozrnatih modelov tekočin. V ta namen razvijemo grobozrnate modele soli za uporabo s klasičnimi polji sil in izpeljemo termodinamske sila, ki omogočajo termodinamično ravnovese molekularnih vrst čez simulacijsko škatlo.
COBISS.SI-ID: 5301530
Izziv strukturne genomike je napovedovanje funkcije neznanih proteinov. Če protein ni soroden drugim proteinom z znanimi aktivnostmi, napoved njegove funkcije ni mogoča na osnovi podobnosti zaporedij ali strukturne homologije. V takšnih primerih lahko primerjamo le njegovo vezavno mesto z znanimi vezavnimi mesti in na osnovi te primerjave določimo proteinovo funkcijo. V tem prispevku smo predlagali funkcijo proteina (Tm1631) iz bakterije Thermotoga maritima, katerega funkcija je bila do sedaj neznana. Njegovo predvideno vezavno mesto smo primerjali z bazo več tisoč proteinov in ta primerjava je pokazala številne podobnosti z nukleotidnimi vezavnimi mesti, med drugim tudi z DNA - vezavnim mestom na endonukleazi IV. Izgradili smo model Tm1631 proteina z DNA iz endonukleaze IV v vlogi liganda z uporabo ProBiS spletnega strežnika in potrdili ta model z uporabo molekulske dinamike. Interakcije med Tm1631 proteinom in DNA v našem modelu sovpadajo z znanimi intekacijami v kristalni strukturi kompleksa endonukleaze IV z DNA; prav tako se ujemajo proste energije vezave v enem in drugem kompleksu. Predlagali smo, da je Tm1631 encim z endonukleazno aktivnostjo, ki sodeluje v popravilu poškodovanih DNA, v katerih sta vsaj dva zaporedna nukleotida brez para. Naš pristop za določevanje funkcije proteinov z neznano funkcijo je splošen in omogoča usmerjeno eksperimentalno določevanje funkcije proteinov.
COBISS.SI-ID: 5379610
Biosintezna pot bakterijskega peptidoglikana, pri kateri je encim MurD vpleten v intracelularno stopnjo njegove izgradnje, predstavlja vrsto selektivnih makromolekularnih tarč , uporabnih za razvoj novih protibakterijskih učinkovin. V tej študiji smo obravnavali dva, pred kratkim na osnovi optimizacije N-sulfonamidnih D-glu zaviralcev, odkrita razreda zaviralcev bakterijske tarče Mur D. Simulacija z molekulsko dinamiko na osnovi novih strukturnih podatkov, v povezavi z metodo linearne interakcijske energije (LIE), je nakazala možnost prenosa LIE koeficientov na druge razrede D-glu zaviralcev MurD. Analizo dinamike teh spojin v aktivnem mestu MurD smo podprli s statičnimi metodami načrtovanja. Ti rezultati so komplementarni dosedanjim ugotovitvam o mehanizmu inhibicije MurD in dajejo dobro podlago za načrtovanje D-glu vsebujočih zaviralcev.
COBISS.SI-ID: 5303066
Flavin vsebujoča oksidoreduktaza piranoze dehidrogenaze (PDH) iz gniloživke Agaricus meleagris učinkovito oksidira Dglukozo (GLC) na mestih C2 in C3. Sorodna piranoze 2oksidaze (P2O) iz Trametes multicolor oksidira GLC zgolj na mestu C2. Posledično PDH v primerjavi s P2O na molekulo GLC odda dvakrat toliko elektronov, kar jo tvori za obetaven katalizator v bioelektrokemiji ter v vpeljavi novih karbonilnih funkcionalnih skupin v sladkorjih. Namen študije je bila racionalizacija mehanizma GLC dioksidacije z uporabo simulacije molekulske dinamike GLCPDH kompleksa. Komplementarnost v obliki skozi nepolarne van der Waalsove interakcije je bila identificirana kot glavna gonilna sila vezave GLC. Skupaj z zelo raznolikim vzorcem vodikovih vezi to dejstvo razloži eksperimentalno opaženo promiskuiteto PDH napram različnim sladkorjem. Na osnovi geometrijske analize predlagamo podoben reakcijski mehanizem kot v P2O: abstrakcijo protona s strani splošne baze, stabilizacijo prehodnega stanja alkoksidnega intermediata skozi interakcijo s protoniranim katalitičnim histidinom, ki ji sledi hidridni transfer na N5 atom flavina. Naši rezultati kažejo, da prisotnost dveh potencialnih katalitičnih baz His512 in His556 poveča verzatilnost encima z uporabo najbolj primerno orientirane baze glede na orientacijo substrata v aktivnem mestu. Naše ugotovitve racionalizirajo eksperimentalno opaženo dioksidacijo GLC s strani PDH in promiskuitetnost slednje napram različnim sladkorjem.
COBISS.SI-ID: 5218330
Predlagamo nov protokol za molekulsko dinamiko za identifikacijo vezavnega mesta liganda. Metoda uporablja štiridimenzionalno (4D) reprezentacijo liganda, kar omogoča hitro in učinkovito vzorčenje v receptorju. Metodo smo uporabili na dveh različnih modelnih receptorjih, ki ju karakterizirata različni strukturni elementi vezavnega mesta in različne vezavne afinitete ligandov. Domena Abl kinaze je sestavljena iz globokega vezavnega žepa in ima visoko afiniteto do dveh izbranih ligandov. PDZ1 domena proteina PSD-95 pa ima plitvo vezavno mesto, kamor se veže peptidni ligand z veliko manj interakcijami in mikromolarno afiniteto. Da bi zagotovili povsem korektno iskanje, smo postavili ligande v središče proteinskih receptorjev, stran od vezavnega mesta, in začeli s protokolom 4D MD. V obeh primerih so se ligandi uspešno sidrali v vezavno mesto, ki ga določajo objavljene strukture. Protokol 4D MD lahko prestopi lokalne energijske bariere in najde vezavni žep z najnižjo energijo, in bo lahko v pomoč pri odkrivanju vezavnih žepov za ligande brez vnaprejšnjega poznavanja vezavnega mesta.
COBISS.SI-ID: 5381658