Введение
Глава 1. Обзор литературы 14
1.1. Живые системы в условиях высоких давлений 14
1.2. Влияние высокого давления на функции живых систем 17
1.2.1. Влияние высокого давления на физиологические процессы микроорганизмов 17
1.2.2. Влияние высокого давления на метаболизм белков 20
1.2.3. Влияние высокого давления на мембранные белки 20
1.3. Влияние высокой температуры на функции живых систем 23
1.3.1. Гипертермофильные микроорганизмы – основа биотехнологий. 23
1.3.2. Молекулярные адаптации и влияние температуры на метаболизм белков. 25
1.3.3. Термостабильность белков. 26
1.3.4. Термодинамическая стабильность белков. 27
1.3.5. Кинетическая стабильность белков. 28
1.3.6. Сравнение стабильности мезофильных и термофильных белков. 29
1.4. Влияние повышенных давлений на структуру и функцию белков 30
1.5. Изучение влияние высокой температуры и давления на структуры белков методами молекулярной динамики 37
1.5.1. Теоретические основы молекулярной динамики 37
1.5.2. Протокол молекулярно-динамического эксперимента 42
1.5.3. Моделирование молекулярной динамики белка in silico 43
1.5.4. Изучение термостабильности белков методами молекулярной динамики 46
1.5.5. Моделирование белков в условиях повышенных давлений 49
1.6. Краткая характеристика архей рода Pyrococcus 53
1.7. Белок Nip7 Pyrococcus abyssi 54
1.8. PUA домен 56
1.9. Функции белка Nip7 и его близких гомологов. 59
1.10. Методы сравнительного анализа аминокислотных последовательностей для выявления механизмов адаптаций белков к экстремальным условиям. 61
1.10.1. Анализ аминокислотного состава белков термофильных и мезофильных организмов 61
1.10.2. Анализ аминокислотных остатков специфичных к температуре и давлению у термофильных и мезофильных организмов 64
1.11. Заключение по обзору литературы и постановка задачи исследования 69
Глава 2.Материалы и методы 70
2.1. Модели белков 70
2.2. Подготовка моделей к моделированию молекулярной динамики 72
2.3. Моделирование молекулярной динамики 73
2.4. Сравнение моделей и оценка подвижности полипептидной цепи 74
2.5. Анализ вторичной структуры 74
2.6. Зависимость конформационных параметров моделей от температуры, давления и белковой последовательности 75
2.7. Анализ солевых мостиков 77
2.8. Визуализация трехмерных структур 77
2.9. Статистический анализ 78
2.10. Предсказание сайтов белок-белковых взаимодействий 78
2.11. Поиск и выравнивание гомологичных белков архей 78
Глава 3. Молекулярное моделирование белковых структур Nip7 глубоководного и мелководного организмов 80
3.1. Стабильность моделей белков 80
3.2. Взаимодействие с растворителем 83
3.3. Локальная структура полипептидной цепи 86
3.4. Анализ вторичной структуры белка 91
3.5. Флуктуации полипептидной цепи 95
3.6. Анализ солевых мостиков 99
3.7. Влияние типа белка на динамику белковой структуры 103
3.8. Эффект влияния температуры и давления на структуру и динамику белка Nip7 105
3.9. Влияние высокого давления и температуры на функцию белка Nip7 109
3.10. Различия в динамики белков мелководного и глубоководного организмов и их эволюционное значение 111
Глава 4. Поиск мутаций, связанных с адаптацией к экстремальным условиям в белках Nip7 архей 118
4.1. Анализ специфичных позиций 118
Заключение 133
Выводы 135
Список литературы: 136
