ВВЕДЕНИЕ....................................................................................................................................4
Глава 1. Взаимодействие осмолитов с белками и применение методов молекулярного
моделирования для его изучения (обзор литературы)...............................................................8
1.1 Роль осмолитов в живой клетке ........................................................................................8
1.2 Сольватационные эффекты, влияющие на структурно-функциональные
характеристики белков...........................................................................................................12
1.2.1 Изменение структурно-динамических характеристик белков в присутствии
осмолитов............................................................................................................................12
1.2.2 Организации молекул растворителя в первом гидратном слое белка .................16
1.2.3 Взаимодействие осмолитов с функционально важными участками структуры
ферментов ...........................................................................................................................22
1.3 Компьютерное моделирование белков в явном растворителе для исследования
сольватационных эффектов ...................................................................................................29
1.3.1 Применение метода молекулярной динамики ................................................29
1.3.2 Численное интегрирование уравнений движения ..........................................31
1.3.3 Силовые поля .....................................................................................................33
1.3.4 Периодические граничные условия моделирования для системы частиц в боксе
..............................................................................................................................................35
1.3.5 Оценка структурных переходов белковой глобулы по параметрам RMSD,
Rg, SASA.............................................................................................................................37
1.3.6 Организации молекул растворителя в первом гидратном слое белка.
Функция MDDF..................................................................................................................38
1.4 Структура и функция бактериальной люциферазы...................................................42
1.4.1 Биолюминесцентная реакция с участием бактериальной люциферазы ..............42
1.4.2 Структурные особенности бактериальной люциферазы.......................................44
Глава 2. Методы исследования ..................................................................................................49
2.1 Подготовка трехмерных структур ферментов для расчета молекулярнодинамических траекторий .................................................................................................49
3
2.2 Подготовка модельных систем, включающих бактериальные люциферазы в
присутствии разных осмолитов ........................................................................................50
2.3 Анализ молекулярно-динамических траекторий......................................................54
2.4 Расчет молекулярной динамики субстратов биолюминесцентной системы
бактерий в присутствии осмолитов..................................................................................56
Глава 3. Структурно-динамические характеристики бактериальных люцифераз в
присутствии осмолитов...............................................................................................................57
3.1 Получение трехмерных структур бактериальных люцифераз ................................57
3.2 Структурные особенности бактериальных люцифераз V. harveyi и P. leiognathi .59
3.3 Структура бактериальных люцифераз в растворах с осмолитами..........................63
3.4 Распределение молекул воды и осмолитов около поверхности бактериальных
люцифераз...........................................................................................................................68
3.5 Влияние осмолитов на активный центр бактериальных люцифераз......................81
3.6 Взаимодействие осмолитов с функционально важными участками структуры
бактериальных люцифераз................................................................................................98
3.7 Влияние осмолитов на конформацию боковых цепей функционально важных
аминокислотных остатков люциферазы ........................................................................102
3.8 Энергии невалентных взаимодействий белков и осмолитов в моделируемых
системах ............................................................................................................................106
3.9 Заключение к главе ....................................................................................................109
Глава 4. Применение молекулярной динамики для исследования механизмов эффектов сред
на ферментативные реакции.....................................................................................................111
4.1 Механизмы температурных эффектов на бактериальные люциферазы...............111
4.2 Взаимодействие осмолитов с субстратами биолюминесцентной системы бактерий
............................................................................................................................................116
4.3 Заключение к главе ....................................................................................................122
ЗАКЛЮЧЕНИЕ..........................................................................................................................123
СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ.......................................................................................................125
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ.........................................................................................................126
