Введение
I. Анализ энергетических профилей ионов мембранных каналов (на примере потенциал-независимого калиевого канала KCSA) -. 19
1.1. Введение 19
1.2. Расчет энергетических профилей ионов в мембранных каналах 24
1.2.1. Введение 24
1.2.2. Представление ионного канала в системе координат с поворотной осью симметрии 25
1.2.3. Расчет эффективной диэлектрической постоянной и энергии ион-водного комплекса в поре канала 30
1.2.4. Расчет энергетических профилей методами силового поля 33
1.2.5. Расчет взаимодействия местных анестетиков с модельными каналами методом силового поля 37
1.2.6. Разделение дальних и ближних взаимодействий в расчетах энергетических профилей: описание и физическое обоснование метода 41
1.2.7. Результаты и их обсуждение 57
1.3. Расчет функциональных характеристик одиночных каналов 62
1.3.1. Введение 62
1.3.2. Ионный ток, проводимость и вольтамперная характеристика одиночного канала 66
1.3.3. Результаты и их обсуждение 69
1.4. Неэмпирический расчет энергетических профилей ионов в канале 73
1.4.1. Выбор системы базисных функций 74
1.4.2. Результаты и их обсуждение 79
1.5. Выводы 81
II. Теоретическое исследование функциональных характеристик потенциал-зависимых калиевых каналов клетки 83
2.1. Введение 83
2.2. Потенциал-зависимый калиевый канал KvAP из Aeropyrum pernix 88
2.2.1. Структура и механизмы функционирования канала 88
2.2.2. Энергетические профили канала 94
2.2.3. Функциональные характеристики канала 93
2.3. Потенциал-зависимый калиевый канал в виде комплекса а- и Р-
субъединицы из Rattus norvegicus 99
2.3.1. Структура и механизмы функционирования канала 99
2.3.2. Энергетические профили канала 103
2.3.3. Функциональные характеристики канала 108
2.3.4. Построение третичной структуры а/(3-канала в закрытом состоянии.. 110
2.4. Потенциал-зависимый калиевый канал Kvl.2 типа Shaker из Rattus norvegicus 117
2.4.1. Структура и механизмы функционирования канала 117
2.4.2. Энергетические профили канала 119
2.4.3. Функциональные характеристики канала 122
2.5. Выводы 125
III. Теоретическое исследование структурных и функциональных характеристик хиральномодифицированных модельных ионных каналов с инвариантной и модифицированной первичной структурой 128
3.1. Введение 128
3.2. Структурные и функциональные характеристики хирально модифицированных каналов с инвариантной первичной структурой 135
3.2.1. Потенциал-независимый калиевый канал KcsA 137
3.2.2. Потенциал-зависимый калиевый канал KvAP 141
3.2.3. Потенциал-зависимый калиевый а/р-канал 149
3.2.4. Потенциал-зависимый калиевый канал Kvl.2 156
3.2.5. NRl-центр связывания NMDA-рецептора 163
3.3. Структурные и функциональные характеристики хирально модифицированных каналов с модифицированной первичной структурой. 167
3.3.1. Энергетическое выравнивание структур - метод построения хирально модифицированных каналов с природной функциональностью 171
3.3.2. Потенциал-независимый калиевый канал KcsA 173
3.3.3. Потенциал-зависимый калиевый канал KvAP 183
3.3.4. Модельный потенциал-зависимый калиевый канал в виде комплекса а-и (3-субъединиц 187
3.3.5. Потенциал-зависимый калиевый канал Kvl .2 191
3.3.6. NR1 -центр связывания NMDA-рецептора 194
3.4. Выводы 197
IV. Теоретическое исследование влияния неферментативной изомеризации и рацемизации аминокислот ионных каналов на их структурные и функциональные характеристики 201
4.1. Введение 201
4.1.1. Рацемизация аминокислот в белках организма 205
4.1.2. In vivo механизм рацемизации Asx стареющих белков 208
4.1.3. Рацемизация Asx как молекулярный индикатор старения белков 213
4.1.4. Связь рацемизации Asx с деградацией белков при патологических состояниях 215
4.1.5. Механизмы репарации и обновления как защита от молекулярного повреждения рацемизацией Asx 216
4.1.6. Патофизиологическая роль рацемизации Asx в ходе старения 218
4.1.7. Скорость неферментативной рацемизации Asx 220
4.1.8. Рацемизация Asx как часть комплексной биологии старения белков.222
4.1.9. Неферментативная изомеризация Asx в белках организма 224
4.2. Математическое моделирование динамики неферментативной изомеризации и рацемизации аминокислот в белках 225
4.2.1. Одиночный модельный белок 226
4.2.2. Совокупность белков организма в норме с учетом распределения скоростей изомеризации и относительных частот фрагмента Asn-Xxx 228
4.2.3. Одиночный белок с учетом увеличения времени жизни белков с возрастом 235
4.3. Влияние неферментативной изомеризации аспарагина ионных каналов на
их структурно-функциональные характеристики 237
4.3.1. Структура ионных каналов с isoAsp-остатками 238
4.3.2. Функциональные характеристики ионных каналов с isoAsp-остатками 4.4. Структура модифицированного NR1-центра связывания NMDA-
рецептора в комплексе с D-аминокислотными лигандами 245
4.5. Выводы 250
V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ 252
5.1. Особенности рибосомального синтеза природных мембранных каналов
5.2. Особенности матричного синтеза хирально модифицированных ионных каналов 259
VI. Основные результаты и выводы 264
vii. Список литературы
