📄Работа №208343
Тема: Изучение взаимодействия стоп-пептида SecM рибосомного тоннеля методами молекулярной динамики
Характеристики работы
Тип работы
Дипломные работы, ВКР
Предмет
Химия
Объем:
43 листов
Год:
2020
Просмотров:
31
4430
руб.
🛒 Купить работу
Не подходит эта работа?
Закажите новую по вашим требованиям
Узнать цену на написание
Закажите новую по вашим требованиям
Представленный материал является образцом учебного исследования, примером структуры и содержания учебного исследования по заявленной теме. Размещён исключительно в информационных и ознакомительных целях.
Workspay.ru оказывает информационные услуги по сбору, обработке и структурированию материалов в соответствии с требованиями заказчика.
Размещение материала не означает публикацию произведения впервые и не предполагает передачу исключительных авторских прав третьим лицам.
Материал не предназначен для дословной сдачи в образовательные организации и требует самостоятельной переработки с соблюдением законодательства Российской Федерации об авторском праве и принципов академической добросовестности.
Авторские права на исходные материалы принадлежат их законным правообладателям. В случае возникновения вопросов, связанных с размещённым материалом, просим направить обращение через форму обратной связи.
Настоящий учебно-методический информационный материал размещён в ознакомительных и исследовательских целях и представляет собой пример учебного исследования. Не является готовым научным трудом и требует самостоятельной переработки.
📋 Содержание
РЕФЕРАТ 2
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Биологические основы 8
1.1.1 Строение и функции рибосомы 8
1.1.2 Процесс трансляции 11
1.1.3 Рибосомный тоннель 13
1.1.4 «Стоп-пептид» SecM и регуляция экспрессии гена SecA 14
1.2 Молекулярное моделирование 17
1.2.1 Молекулярный докинг 17
1.2.2 Метод молекулярной динамики 19
1.2.3 Обработка периодических граничных условий 23
1.2.4 Алгоритм Верле 24
1.2.5 Вычисление статистических величин 25
1.2.6 Метадинамика 26
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 30
2.1 Условия моделирования 30
2.2 Методы анализа траекторий 31
2.3 Моделируемая система 31
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 32
3.1 Докинг 32
3.2 Предварительная динамика 34
3.3 Взвешенная динамика 34
3.4 Равновесная динамика сгенерированных конформеров 35
3.5 Анализ взаимодействий SecM со стенками рибосомного тоннеля 36
ВЫВОДЫ 42
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 43
ВВЕДЕНИЕ 7
1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 8
1.1 Биологические основы 8
1.1.1 Строение и функции рибосомы 8
1.1.2 Процесс трансляции 11
1.1.3 Рибосомный тоннель 13
1.1.4 «Стоп-пептид» SecM и регуляция экспрессии гена SecA 14
1.2 Молекулярное моделирование 17
1.2.1 Молекулярный докинг 17
1.2.2 Метод молекулярной динамики 19
1.2.3 Обработка периодических граничных условий 23
1.2.4 Алгоритм Верле 24
1.2.5 Вычисление статистических величин 25
1.2.6 Метадинамика 26
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ 30
2.1 Условия моделирования 30
2.2 Методы анализа траекторий 31
2.3 Моделируемая система 31
3 ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ 32
3.1 Докинг 32
3.2 Предварительная динамика 34
3.3 Взвешенная динамика 34
3.4 Равновесная динамика сгенерированных конформеров 35
3.5 Анализ взаимодействий SecM со стенками рибосомного тоннеля 36
ВЫВОДЫ 42
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 43
📖 Аннотация
В данной работе методами молекулярной динамики исследовано взаимодействие стоп-пептида SecM с рибосомным тоннелем Escherichia coli для выяснения молекулярного механизма регуляции трансляции. Актуальность исследования обусловлена фундаментальной ролью рибосомного тоннеля в биосинтезе белка, его вовлеченностью в процессы ко-трансляционного сворачивания и аллостерической регуляции, а также тем, что данный тоннель служит мишенью для многих антибиотиков. В результате проведенного молекулярного моделирования, включавшего кластерный анализ, расчет энергий нековалентных взаимодействий и анализ водородных связей, была смоделирована стабильная конформация пептида SecM в тоннеле. Полученная структура демонстрирует комплементарные взаимодействия критических аминокислотных остатков SecM со стенками тоннеля, что объясняет известные биохимические данные и указывает на существенную ошибку в интерпретации конформации SecM в более раннем структурном исследовании Zhang et al. (2015). Научная значимость работы заключается в уточнении механизма рибосомного стоп-сигнала и вкладе в понимание рибосомы как аллостерической машины, в то время как практическая ценность связана с перспективами разработки новых антибиотиков, нацеленных на тоннель. Исследование опирается на ключевые работы, описывающие геометрию рибосомного тоннеля (Voss et al., 2006), его роль в регуляции трансляции (Богданов и др., 2010), аллостерическую природу рибосомы (Макарова, Богданов, 2017) и высокоразрешенную структуру рибосомы (Ban et al., 2000).
📖 Введение
Уникальным свойством живой материи является способность воспроизводить саму себя, используя сырье из окружающей среды. И единственным способом самовоспроизводства белков является трансляция генетического кода на рибосомах. Детальное понимание этого процесса позволит человеческой цивилизации сделать огромный скачок в своем эволюционном развитии. К примеру, станет возможным создание принципиально новых антибиотиков, а также лечение болезней, связанных с нарушениями воспроизводства белка.
Одной из функциональных частей рибосомы является рибосомный тоннель. Этот объект является интересным для изучения в силу того, что именно в нем происходит первоначальное сворачивание полипептидной цепи в а-спирали, а также того, что он является мишенью для многих антибиотиков [1]. Известно, что при непосредственном взаимодействии синтезируемого пептида со стенками тоннеля происходит регуляция трансляции [2], механизм которой может быть связан с функционированием рибосомы как аллостерической молекулярной машины [3], изменение работы которой может происходить благодаря многим факторам.
Одним из способов регуляции трансляции является остановка трансляции, обусловленная связыванием так называемых стоп-пептидов в рибосомном тоннеле. Одним из них является стоп-пептид SecM, обратимо останавливающий биосинтез самого себя в процессе регуляции биосинтеза белка SecA, компонента эубактериального транслокона. Механизм действия SecM исследовался как биохимическими, так и структурными методами: была предпринята попытка получить конформацию стоп-пептида SecM, связавшегося в тоннеле во время остановки трансляции, методами криоэлектронной микроскопии [4]. Однако карта электронной плотности, полученная в рассматриваемой работе, имеет недостаточно высокое качество: она действительно указывает на присутствие SecM в рибосомном тоннеле, но едва ли позволяет точно описать конформацию его пептидного остова и боковых цепей его аминокислотных остатков. Конформация же SecM, предложенная на основе этой электронной плотности, содержит целых две цис-пептидных связи в его C-концевом гексапептиде, что едва ли возможно для любого вновь синтезируемого пептида. Обсуждаемая структура является единственным на данный момент структурным исследованием конформации связанного SecM, и содержащиеся в ней явные противоречия общепринятым о физике белков и пептидов представлениям побудили нас самостоятельно исследовать вопрос о конформации SecM в рибосомном тоннеле.
В данной работе рассматривается взаимодействие стоп-пептида SecM со стенками рибосомного тоннеля и предлагается объяснение критической роли некоторых аминокислотных остатков SecM в его способности обратимо останавливать трансляцию.
Одной из функциональных частей рибосомы является рибосомный тоннель. Этот объект является интересным для изучения в силу того, что именно в нем происходит первоначальное сворачивание полипептидной цепи в а-спирали, а также того, что он является мишенью для многих антибиотиков [1]. Известно, что при непосредственном взаимодействии синтезируемого пептида со стенками тоннеля происходит регуляция трансляции [2], механизм которой может быть связан с функционированием рибосомы как аллостерической молекулярной машины [3], изменение работы которой может происходить благодаря многим факторам.
Одним из способов регуляции трансляции является остановка трансляции, обусловленная связыванием так называемых стоп-пептидов в рибосомном тоннеле. Одним из них является стоп-пептид SecM, обратимо останавливающий биосинтез самого себя в процессе регуляции биосинтеза белка SecA, компонента эубактериального транслокона. Механизм действия SecM исследовался как биохимическими, так и структурными методами: была предпринята попытка получить конформацию стоп-пептида SecM, связавшегося в тоннеле во время остановки трансляции, методами криоэлектронной микроскопии [4]. Однако карта электронной плотности, полученная в рассматриваемой работе, имеет недостаточно высокое качество: она действительно указывает на присутствие SecM в рибосомном тоннеле, но едва ли позволяет точно описать конформацию его пептидного остова и боковых цепей его аминокислотных остатков. Конформация же SecM, предложенная на основе этой электронной плотности, содержит целых две цис-пептидных связи в его C-концевом гексапептиде, что едва ли возможно для любого вновь синтезируемого пептида. Обсуждаемая структура является единственным на данный момент структурным исследованием конформации связанного SecM, и содержащиеся в ней явные противоречия общепринятым о физике белков и пептидов представлениям побудили нас самостоятельно исследовать вопрос о конформации SecM в рибосомном тоннеле.
В данной работе рассматривается взаимодействие стоп-пептида SecM со стенками рибосомного тоннеля и предлагается объяснение критической роли некоторых аминокислотных остатков SecM в его способности обратимо останавливать трансляцию.
✅ Заключение
Анализируя литературные данные, мы выявили существенную ошибку в определении конформации стоп-пептида SecM, связавшегося в рибосомном тоннеле, в работе [4].
В настоящей работе методами молекулярного моделирования нами были изучены взаимодействия стоп-пептида SecM с рибосомным тоннелем рибосомы E. coli.
Опираясь на кластерный анализ, расчеты энергий нековалентных взаимодействий и анализ водородных связей и стэкинг-взаимодействий, мы смоделировали конформацию стоп-пептида SecM, связавшегося в рибосомном тоннеле.
Предлагаемая нами структура характеризуется стабильными и комплементарными взаимодействиями критически важных для активности SecM аминокислотных остатков со стенками рибосомного тоннеля, что позволяет объяснить известные результаты молекулярно-биологических исследований.
В настоящей работе методами молекулярного моделирования нами были изучены взаимодействия стоп-пептида SecM с рибосомным тоннелем рибосомы E. coli.
Опираясь на кластерный анализ, расчеты энергий нековалентных взаимодействий и анализ водородных связей и стэкинг-взаимодействий, мы смоделировали конформацию стоп-пептида SecM, связавшегося в рибосомном тоннеле.
Предлагаемая нами структура характеризуется стабильными и комплементарными взаимодействиями критически важных для активности SecM аминокислотных остатков со стенками рибосомного тоннеля, что позволяет объяснить известные результаты молекулярно-биологических исследований.
ИЛИ
Поиск аналога
📕 Список литературы
🖼 Скриншоты
🛒 Оформить заказ
⚡ Работу высылаем в течении 5 минут после оплаты.