Помощь в учёбе, очень быстро...
Работаем вместе до победы

Исследование конформационной подвижности родопсин-подобных рецепторов методами молекулярной динамики и структурной биоинформатики

Диссертация: Исследование конформационной подвижности родопсин-подобных рецепторов методами молекулярной динамики и структурной биоинформатики
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Методом главных компонент были получены проекции кристаллографических структур родопсин-подобных рецепторов на плоскость первых трёх главных компонент этих белков. Из полученного распределения были установлены следующие закономерности. Флуктуации, наблюдаемые по первой главной компоненте, были наиболее высокоамплитудными при наименьшей степени коллективности. По этой низкочастотной моде все… Читать ещё >

Содержание

  • Актуальность работы
  • Цель и задачи исследования
  • ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
    • 1. 1. Общие сведенья о белках
    • 1. 2. Иерархия белковой структуры
    • 1. 3. Структурно-динамические особенности белка (двугранные углы)
    • 1. 4. Динамические особенности белков
    • 1. 5. Описание 7-ТМ рецепторов, исследованных в настоящей работе
    • 1. 6. Пространственная архитектура 7-ТМ рецепторов
    • 1. 7. Конформационная динамика 7-ТМ рецепторов
    • 1. 8. Развитие основных представлений о функционировании 7-ТМ рецепторов
    • 1. 9. Общие представления о конститутивной активности 7-ТМ рецепторов
    • 1. 10. Микропереключатели в 7-ТМ рецепторах
    • 1. 11. Исследование активации 7-ТМ рецепторов методом молекулярной динамики
      • 1. 11. 1. Исследование фотоактивации родопсина
      • 1. 11. 2. Исследование структурной подвижности микропереключателей
      • 1. 11. 3. Исследование активации гормон-активируемых GPCRs
  • МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ БЕЛКОВОЙ ДИНАМИКИ
    • 2. 1. Метод молекулярной динамики
    • 2. 2. Метод главных компонент
    • 2. 3. Управляемая молекулярная динамика. Метод essential dynamics sampling
    • 2. 4. Детали расчетов
  • Исследование структурной подвижности Src-тирозин-киназы методом анализа главных компонент
  • Исследование структурной подвижности 7-ТМ рецепторов методом главных компонент. 67 Исследование структурной подвижности аденозинового Алл рецептора методом молекулярной динамики
  • Моделирование молекулярной динамики Агл рецептора в окружении CCl^-вода
  • Моделирование молекулярной динамики Агд рецептора в окружении ПОГФ-вода
  • Расчет сдвига РКа для титруемых аминокислотных остатков рецептора
  • Моделирование молекулярной динамики аденозинового рецептора в окружении ПОГФвода методом Essential Dynamics Sampling (EDS)
  • Моделирование p-2-адренорецептора в комплексе с лигандами
  • РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
    • 3. 1. Исследование конформационной подвижности водорастворимых белков методом анализа главных компонент
    • 3. 2. Исследование конформационной подвижности родопсин-подобных рецепторов методом анализа главных компонент
    • 3. 3. Исследование конформационной подвижности аденозинового А^л рецептора методом равновесной молекулярной динамики
    • 3. 4. Исследование конформационной подвижности аденозинового рецептора в окружении липиды-вода методом «управляемой» молекулярной динамики
    • 3. 5. Исследование влияния связывания лигандов на конформационную динамику р-2-адренорецептора методом «управляемой» молекулярной динамики

Исследование конформационной подвижности родопсин-подобных рецепторов методами молекулярной динамики и структурной биоинформатики (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Актуальность работы.

Рецепторы, сопряжённые с G-белком (G protein-coupled receptors, GPCRs) относятся к наиболее обширному классу семи-трансмембранных (7-ТМ) рецепторов [1,2]. Известно, что представители этого класса мембранных белков играют первостепенную роль в межклеточных коммуникациях, автокринных и паракринных регуляциях клеточных функций, а также в процессах подвижности и адгезии клеток [3]. В этой связи, исследование 7-ТМ рецепторов всегда было одним из основных направлений клеточной физиологии, биофизики и фармакологии. Помимо чисто академического интереса, экспериментальный и теоретический анализ данных белков имеет так же важное прикладное значение. Достаточно сказать, что как минимум половина известных лекарственных средств являются лигандами этих белков [4, 5]. Поэтому развитие новых методов исследования функциональных аспектов этих белков непосредственно связано с областью разработки новых лекарств.

Долгое время считалось, что переход рецептора в активное состояние является прямым следствием его взаимодействия с агонистом. Тем не менее, в существующих представлениях о деталях механизма активации этих белков все еще много неясного [6, 7]. Например, экспериментально было показано, что антагонисты и обратные агонисты связываются с неактивным рецептором с большей афинностью, чем полные агонисты. Это свидетельствует о том, что связывание лиганда является необходимым, но недостаточным фактором для активации рецептора [8, 9]. Наряду с этим, недавно стало известно, что для 7-ТМ рецепторов характерно выраженное динамическое поведение в условиях in vivo [10]. При этом, находясь в различных подсостояниях, рецептор осуществляет сигнализацию по разным сигнальным каскадам [11]. В этой связи, совершенно необходимо понимание того, какие именно конформации рецептора соответствуют его истинно активному подсостоянию и каким именно путем в конформационом пространстве «движется» рецептор, для достижения данного состояния. В настоящее время для качественного описания функционального поведения мембранных рецепторов существует концепция популяционного сдвига, основанная на модели Моно, Ваймена и Шанже (МВШ) [12, 13]. Согласно этой концепции, для этих белков характерно существование ансамбля структурно-близких подсостояний (конформеров), а так же их непрерывный перебор. При этом, любое внешнее воздействие приводит к стабилизации специфической конформации рецептора, делая её преобладающей, из числа возможных. Таким образом, в рамках модели МВШ, динамическое поведение рецептора является ествественным свойством его пространственной архитектуры [14, 15]. Подобное функциональное поведение лиганд-активируемых рецепторов, получившее название «функциональной избирательности», опосредует ряд физиологических явлений в этих белках [16, 17]. Например, определенная доля их конститутивной (лиганд-независимой) активности непосредственно связана с возможностью их активации в отсутствии [18]. Экспериментально было показано, что подобное спонтанное поведение может иметь функциональное значение для одних рецепторов, и в тоже же время являться нежелательным фактором для других. Тем не менее, в настоящее время отсутствуют какие-либо представления о структурных особенностях этого явления, а так же до конца остается неясным его функциональное значение.

В настоящее время исследование мембранных белков современными экспериментальными методами сопровождается рядом методических трудностей [19]. Например, для поддержания нативной структуры, а так же функциональных свойств этим белкам требуется наличие их мембранного окружения. С другой стороны, существенный прорыв в области расшифровки новых пространственных структур 7-ТМ рецепторов и значительное увеличение вычислительных мощностей, способствуют внедрению компьютерных методов исследования данных белков в среде ш зШсо. К настоящему времени этими методами широко исследуются разнообразные функциональные аспекты 7-ТМ рецепторов, включая особенности их структурной подвижности. Таким образом, полученные данные могут пролить свет на ключевые аспекты динамического поведения 7-ТМ рецепторов, как в фундаментальном, так и в прикладном плане, способствуя разработке новых лекарственных препаратов.

Цель и задачи исследования

.

Целью настоящей работы является исследование спонтанной активации (конститутивной активности) родопсин-подобных рецепторов и взаимосвязи этого процесса с их конформационной подвижностью. Для выполнения поставленной цели были сформулированы и выполнены следующие задачи:

1. Провести апробацию метода главных компонент для исследования функционально значимых движений a-спиралей в белках. Исследовать конформационную подвижность двух водорастворимых белков (кальций-связывающего белка кальмодулина, а так же фермента SRC-тирозин киназы), используя их выборки кристаллографических структур.

2. Исследовать структурную подвижность фоторецептора родопсина млекопитающих, а так же трёх гормон-активируемых рецепторов (двух классов p-адренергических, а так же аденозинового Ала рецептора) методом главных компонент, используя выборки пространственных структур этих белков. Провести сравнительный анализ особенностей конформационной подвижности гормон-активируемых рецепторов, относительно контрольной выборки фоторецептора родопсина.

3. Методом молекулярной динамики исследовать структурную подвижность ano формы аденозинового А2а рецептора в окружении ССЦ-вода. Установить корреляцию между наиболее конформационно подвижными областями рецептора, а так же его функциональными особенностями. Методом главных компонент сравнить конформационную подвижность аденозинового рецептора, наблюдаемую на траектории МД, с характером распределения его экспериментальных структур.

4. Методамим молекулярной динамики и структурной биоинформатики исследовать конформационную подвижность ano формы аденозинового рецептора в окружении липиды-вода. Установить взаимосвязь между конформационной подвижностью рецептора и его конститутивной активностью. Изучить корреляцию между крупномасштабными конформационными движениями рецептора, а так же локальной динамикой его отдельных высоко-консервативных остатков.

5. Методом «ограниченной» молекулярной динамики исследовать влияние внешних факторов на конформационную подвижность p-2-адренорецептора. Провести сравнение проекций траекторий МД, рассчитанных для исследуемого белка в комплексе с различными лигандами (полным и обратным агонистом), а так же его ano формы.

Научная новизна. В рамках проведенного исследования впервые, используя комплексный подход из методов структурной биоинформатики и молекулярного моделирования, были получены детальные представления о конформационной подвижности родопсин-подобных рецепторов. Было установлено, что динамическое поведение этих белков является естественным свойством их пространственной архитектуры. Методом главных компонент, впервые были выделены функционально-значимые движения из траекторий молекулярной динамики, а так же выборки кристаллографических структур лиганд-активируемых рецепторов. Это позволило напрямую сравнить общую картину конформационной подвижности этих белков, наблюдаемую как на рассчитанной траектории, так и в распределениях известных экспериментальных структур. В результате впервые были установлены общие закономерности структурных движений, наблюдаемые как на траектории МД исследованных рецепторов, так и при сравнении их экспериментальных структур. Кроме того в ходе моделирования лиганд-активированных рецепторов методом молекулярной динамики впервые удалось наблюдать спонтанное движение этих белков, по направлению к их активным подсостояниям, наблюдаемым в кристалле. С другой стороны, на примере Р-2-адренорецептора впервые удалось исследовать влияние различных внешних факторов на конформационную динамику этого белка. Таким образом, были подобраны параметры и режимы компьютерной симуляции, позволяющие на относительно непродолжительных траекториях исследовать функционально-значимые движения в 7-ТМ рецепторах.

Практическая значимость. В настоящее время исследования активации родопсин-подобных рецепторов обладают приоритетным значением, благодаря ключевой роли этих белков в области фармакологии. Достаточно сказать, что как минимум половина известных лекарственных препаратов являются лигандами 7-ТМ рецепторов. В этой связи, полученная информация о функционально-значимой конформационной подвижности этих белков может быть использована для разработки новых лекарств или проверки функциональных свойств уже существующих соединений. При этом, анализ конформационных движений рецепторов-мишеней по выделенным степеням свободы может быть особенно полезен, при моделировании комплексов этих белков с различными функциональными классами лигандов. Таким образом, полученные в настоящей работе результаты обладают как фундаментальным, так и прикладным значением.

ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.

1. Методом главных компонент были получены распределения кристаллографических структур фермента SRC-тирозин киназы и кальций-связывающего белка кальмодулина, в соответствии с их функциональными подсостояниями. Установлена взаимосвязь между функционально-значимыми движениями исследуемых белков с подвижностью их отдельных a-спиралей. Таким образом, удалось связать особенности конформационной подвижности исследованных макромолекул с их биологическими функциями.

2. Методом главных компонент были получены проекции кристаллографических структур родопсин-подобных рецепторов на плоскость первых трёх главных компонент этих белков. Из полученного распределения были установлены следующие закономерности. Флуктуации, наблюдаемые по первой главной компоненте, были наиболее высокоамплитудными при наименьшей степени коллективности. По этой низкочастотной моде все структуры рецепторов группировались в соответствии с движением цитоплазматической области их VI a-спирали. Флуктуации, наблюдаемые по второй главной компоненте, характеризовались средней степенью подвижности, при наименьшей коллективности. По этой моде наблюдалось движение третьей внутриклеточной петли. Флуктуации третьей главной компоненты были наименее амплитудными, при наибольшей степени коллективности. По этой моде экспериментальные структуры группировались в соответствии с согласованными колебаниями внеклеточной области (в особенности, второй и третьей внеклеточных петель). Для всех рецепторов по ГК-3 была установлена наименьшая изменчивость в рамках кластера активных экспериментальных структур, по сравнению с их неактивными формами.

3. Методом молекулярной динамики в потенциальном поле GROMOS удалось наблюдать спонтанную активацию аденозинового рецептора. Во всех случаях движение рецептора по направлению к активному подсостоянию сопровождалось подвижностью цитоплазматических концов его V и VI a-спиралей Подобная конститутивная активность рецептора непосредственно связана с его конформационной динамикой, природа которой предопределена на уровне его пространственной архитектуры, а основная движущая силатепловые флуктуации.

4. Было показано, что конформационная динамика родопсин-подобных рецепторов непосредственно связана с подвижностью их отдельных высоко-консервативных остатков. Методом молекулярной динамики было показано, что обратимая изомеризация индольной группы остатка Тгр-246 коррелировала по времени с дестабилизацией ионного замка (солевого мостика между Arg-102 и Glu-228). Кроме этого, стабилизация «активной» конформации рецептора коррелировала со стабилизацией специфического подсостояние ионного-замка, в котором боковой радикал остатка Arg-102 взаимодействовал с боковой группой остатка Туг-288. Эти конформационно подвижные микро-домены являются основой внутреннего регуляторного механизма, стабилизирующего различные функциональные подсостояния лиганд-активируемых рецепторов.

5. Методом молекулярной динамики было исследовано влияние внешних факторов на конформационную динамику Р-2-адренорецептора. При анализе ano траектории этого белка удалось наблюдать несколько его функционально-значимых подсостояний. С другой стороны, связывание различных лигандов стабилизировало отдельные области конформационного пространства рецептора, включая более короткоживущие подсостояния его ano ансамбля. Таким образом, полный спектр функционально-значимых подсостояний лиганд-активируемых рецепторов предпопределен на уровне их пространственной архитектуры, а связывание лигандов стабилизирует отдельные подсостояния пред-существующего ансамбля.

БЛАГОДАРНОСТИ.

В первую очередь, автору хотелось бы поблагодарить своего научного руководителя Сивожелезова Виктора Семеновича за оказанную помощь на всех этапах выполнения диссертационной работы. Кроме этого, автор выражает огромную благодарность Шайтану К. В. и Шайтану А. К. за многочисленные консультации, посвященные теории метода молекулярной динамики, а так же написании и публикации научных статей. Отдельная благодарность выражается Колесникову С. С. за проведение внутрилабораторных семинаров, посвященных вопросам внутриклеточной сигнализации, а так же Балабаеву Н. К. за любезно предоставленный доступ к вычислительному центру ИМПБ. Наконец, автор благодарит своих родителей, а так же друзей за поддержку, оказанную на протяжении проведения работы.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

.

В работе проведено исследование структурной подвижности родопсин-подобных рецепторов, используя методы молекулярной динамики, в совокупности с биоинформатическим анализом экспериментальных данных. В частности, методом главных компонент удалось выделить отдельные коллективные степени свободы исследуемых белков, каждая из которых имеет уникальное функциональное значение. Наряду с этим, структурные движения лиганд-активируемых рецепторов, наблюдаемые в ходе вычислительных экспериментов, удалось связать с процессом спонтанной активации этих белков. Было показано, что конститутивная активность этих белков, регистрируемая in vivo, непосредственно связана с их динамической природой, предопределенной в некоторой степени на уровне пространственной архитектуры. Наконец, анализ полученных результатов позволил связать конформационные движения в рецепторах с подвижностью боковых групп их отдельных высоко-консервативных остатков. В последнем случае, была показана роль этих «микро-переключателей» как внутренних стабилизаторов отдельных функционально-значимых подсостояний родопсин-подобных рецепторов. Таким образом, были получены детальные представления о наиболее ключевых аспектах активации родопсин-рецепторов с точки зрения их конформационной динамики.

Показанная в работе структурная подвижность лиганд-активируемых рецепторов в литературе нередко сравнивается со своеобразным «конформационным хаосом». При этом, различные внешние факторы, например связывание лигандов, аллостерических модуляторов, а так же влияние специфического окружения (например, липидного состава мембраны, рН, либо концентрации электролитов), значительно ограничивают отдельные конформационные степени свободы, выделяя из них наиболее биологически-значимые. Таким образом, ансамбль возможных подсостояний этих белков предопределен на уровне их пространственной укладки, и отдельные конформации могут быть использованы клеткой, для осуществления специфических функций. Следовательно, функционально-значимая динамика данных макромолекул, наблюдаемая in vivo, может быть эволюционно отобранной посредством естественного отбора, действующего на уровне их пространственной архитектуры.

Показать весь текст

Список литературы

  1. A. L., Groom С. R. «The draggable genome» // Nature Reviews Drug Discovery -2002- 1,-pp. 727−730.
  2. WettschureckN. Offermanns S. «Mammalian G proteins and their cell type specific functions» // Physiological reviews 2005 — 85, — pp. 1159−1204.
  3. M., Marshall F. «The impact of GPCR structures on pharmacology and structure based drug design» // Br J Pharmacol — 2010 — 159,-pp. 986−996.
  4. В., Hermans E. «Versatility of GPCR recognition by drugs: from biological implications to therapeutic relevance» // Trends Pharmacol Sci 2007 — 28, — pp. 438−446.
  5. P. S., Lodowski D. Т., Palczewski K. «Activation of G protein-coupled receptors: beyond two-state models and tertiary conformational changes» // Annn Rev Phannacol Toxicol 2008 — 48, — pp. 107−141.
  6. YaoX. J., VelezRuiz G., Whorton M. R., Rasmussen S. G., DeVree В. Т., DeupiX., Sunahara R. K, Kobilka B. «The effect of ligand efficacy on the formation and stability of a GPCR-G protein complex» // Proc Natl Acad Sci USA 2009 — 106, — pp. 9501−9506.
  7. T. «Agonist-receptor efficacy I: mechanisms of efficacy and receptor promiscuity» I I Trends Pharmacol Sci 1995 — 16, — pp. 188−192.
  8. Т., Onaran O. «The ligand paradox between affinity and efficacy: can you be there and not make a difference?» // Trends Pharmacol Sci 2002 — 23, — pp. 275−280.
  9. Kobilka В. K, DeupiX. «Conformational complexity of G-protein-coupled receptors» // Trends Pharmacol Sci 2007 — 28, — pp. 397−406.
  10. Park P. S. H. «Ensemble of G protein-coupled receptor active states» // Current Medicinal Chemistry 2012 — 19, — pp. 1146.
  11. Canals M., Lane J. R., Wen A., Scammells P. J., Sexton P. M., Christopoulos A. «A Monod-Wyman-Changeux mechanism can explain G protein-coupled receptor (GPCR) allosteric modulation» IIJ Biol Chem 2012 — 287, — pp. 650−659.
  12. J. P. «Allosteiy and the Monod-Wyman-Changeux model after 50 years» // Annu RevBiophys 2012 — 41, — pp. 103−133.
  13. R. G., Gierasch L. M. «Sending signals dynamically» // Science’s STKE 2009 -324,-pp. 198.
  14. A., Bahar I. «The intrinsic dynamics of enzymes plays a dominant role in determining the structural changes induced upon inhibitor binding» // Proc Natl Acad Sci USA- 2009 -106,-pp. 14 349−14 354.
  15. T. «Efficacy at G-protein-coupled receptors» // Nature Reviews Drug Discovery -2002- 1,-pp. 103−110.
  16. T. «Functional selectivity and biased receptor signaling» II Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics 2011 — 336, — pp. 296−302.
  17. Т., Cotecchia S. «Historical review: Negative efficacy and the constitutive activity of G-protein-coupled receptors» // Trends Pharmacol Sci 2005 — 26, — pp. 618−624.
  18. M. «Membrane protein crystallization» // Journal of Structural Biology 2003 -142,-pp. 108−132.
  19. J. M., Tymoczko J., Stryer L. «Biochemistry» // WH Freeman and Co 2006 -,-.2124,25,262 930,31,32,33.34,35,36.37,38.39,40,41,42,43,44,
  20. C., Toozc J. (1991) Introduction to protein structure, Vol. 2, Garland New York. Red/em O. C., Dessailly B., Orengo C. A. «Exploring the structure and function paradigm» // Curr Opin Struct Biol: 2008 18, — pp. 394−402.
  21. Orengo C. A., MichieA., Jones S" Jones D. T., Swindells M., Thornton J. M. «CATH-a hierarchic classification of protein domain structures» // Structure 1997 — 5, — pp. 10 931 109.
  22. P. «Intrinsically unstructured proteins» // Trends Biochem Sci 2002 — 27, — pp. 527 533.
  23. L. E., Illergard K., Elofsson A. «An Introduction to Membrane Proteinst» 11 Journal of Proteome Research 2011 — 10, — pp. 3324−3331.
  24. MirskyA. E., Pauling L. «On the structure of native, denatured, and coagulated proteins» // Proc Natl Acad Sci USA 1936 — 22, — pp. 439.
  25. EisenmesserE. Z., Millet O., Labeikovsky W., KorzhnevD. M., Wolf-WatzM., Bosco D. A., SkalickyJ. J., Kay L. E" KemD. «Intrinsic dynamics of an enzyme underlies catalysis» // Nature 2005 — 438, — pp. 117−121.
  26. . M. «Protein conformation: autoplastic and alloplastic effects» // Archives of biochemistiy and biophysics 1966 — 116, — pp. 92−96.
  27. G. «Ligand binding and internal equilibiums in proteins» // Biochemistry 1972 -11, — pp. 864−878.
  28. McCammon J. A., Gelin B. R., Karplus M. «Dynamics of folded proteins» // Nature 1977 -267, — pp. 585.
  29. McCammon J. A., Gelin B. R" Karplus M., WOLYNES P. G. «The hinge-bending mode in lysozyme» // 1976 -,-.
  30. Henzler-Wildman K, Kern D. «Dynamic personalities of proteins» // Nature 2007 — 450,-pp. 964−972.
  31. BaharL, Lezon Т. R., YangL. W., Eyal E. «Global dynamics of proteins: bridging between structure and function» // Annu Rev Biophys 2010 — 39, — pp. 23−42.
  32. Koshland JrD. E. «The key-lock theory and the induced fit theory» I I Angewandte Chemie International Edition in English 1995 — 33, — pp. 2375−2378.
  33. A., Koshland D. «Negative cooperativity in regulatory enzymes» // Proceedings of the National Academy of Sciences 1969 — 62, — pp. 1121.
  34. Pauling L., CAMPBELL D., Pressman D. «The nature of the forces between antigen and antibody and of the precipitation reaction» // Nature 1943 — 23,-.
  35. J. P., Rubin M. M. «Allosteric interactions in aspartate transcarbamylase. III. Interpretation of experimental data in terms of the model of Monod, Wyman, and Changeux» II Biochemistiy 1968 — 7, — pp. 553−560.
  36. BoehrD. D., Nussinov R., Wright P. E. «The role of dynamic conformational ensembles in biomolecular recognition» // Nat Client Biol 2009 — 5, — pp. 789−796.
  37. Henzler- Wildman K. A., Lei M., Thai V., Kerns S. J., Karplus M., Kern D. «A hierarchy of timescales in protein dynamics is linked to enzyme catalysis» II Nature 2007 — 450, — pp. 913−916.
  38. Becker О. M., MacKerell Jr A. D., Roux В., Watanabe M. (2001) Computational biochemistiy and biophysics, CRC Press.
  39. К. «Конформационная подвижность белка с точки зрения физики» // Соросовский образовательный журнал 1999 — 5, — pp. 8−13.
  40. R., Karplus M. «Multiple conformational states of proteins: a molecular dynamics analysis of myoglobin» // Science 1987 — 235, — pp. 318−321.
  41. M., Briinger A., Elber R., Kuriyan J. (1987) Molecular dynamics: applications to proteins, pp 381−390, Cold Spring Harbor Laboratory Press.
  42. Woo A. Y., Xiao R. P. «beta-Adrenergic receptor subtype signaling in heart: from bench to bedside» И Acta Pharmacol Sin 2012 — 33, — pp. 335−341.
  43. В. B. «Adenosine receptors as drug targets» // Exp Cell Res 2010 — 316, — pp. 1284−1288.
  44. А., Баскин И., Палюлин В., Зефиров Н. «Молекулярное моделирование аденозиновых рецепторов» // Вестник Московского Университета 2002 — 43, — pp. 231−236.
  45. A. «X-ray crystallography at the heart of life science» // Curr Opin Struct Biol 2011
  46. Mustafi D., Palczewski К «Topology of class A G protein-coupled receptors: insights gained from crystal structures of rhodopsins, adrenergic and adenosine receptors» // Mol Pharmacol -2009- 75,-pp. 1−12.
  47. S. H. «Biophysical dissection of membrane proteins» // Nature 2009 — 459, — pp. 344 346.
  48. R., Frimurer Т. M., Hoist В., Rosenkilde M. M., Schwartz T. W. «Ligand binding and micro-switches in 7TM receptor structures» // Trends Pharmacol Sci 2009 — 30, — pp. 249−259.
  49. S., Smith S. O. «Multiple switches in G protein-coupled receptor activation» // Trends Pharmacol Sci 2009 — 30, — pp. 494−502.
  50. Rosenbaum D. M., Rasmnssen S. G. F., Kobilka B. K. «The structure and function of G-protein-coupled receptors» // Nature 2009 — 459, — pp. 356−363.
  51. Okada T" Ernst O. P., Palczewski K" Hofmann K. P. «Activation of rhodopsin: new insights from structural and biochemical studies» // Trends Biochem Sci 2001 — 26, — pp. 318−324.
  52. G., Sivozhelezov V., Shebanova A., Shaitan K. «Classification of rhodopsin structures by modern methods of structural bioinformatics» II Biochemistry (Moscow) 2012 — 77,-pp. 435−443.
  53. DeupiX., Standfuss J. «Structural insights into agonist-induced activation of G-protein-coupled receptors» // Curr Opin Struct Biol 2011 -,-.
  54. Gether U" Lin S., Kobilka B. K. «Fluorescent labeling of purified P2 adrenergic receptor» // Journal of Biological Chemistiy 1995 — 270, — pp. 28 268−28 275.
  55. Kobilka B. K, Gether U. «Examination of Ligand-Induced Conformational Changes in the P 2-Adrenergic Receptor by Fluorescence Spectroscopy» II Advances in Pharmacology 1997 — 42, — pp. 470−473.
  56. Peleg G., Ghanouni P., Kobilka B. K" Zare R. N. «Single-molecule spectroscopy of the P2 adrenergic receptor: Observation of conformational substates in a membrane protein» // Proceedings of the National Academy of Sciences 2001 — 98, — pp. 8469−8474.
  57. S. R. «Cell signalling: Binding the receptor at both ends» II Nature 2011 — 469, — pp. 172−173.
  58. Schwartz T. W., Frimurer T. M., Hoist B., Rosenkilde M. M" Elling C. E. «Molecular mechanism of 7TM receptor activation—a global toggle switch model» II Amu Rev Pharmacol Toxicol 2006 — 46, — pp. 481 -519.
  59. Rajagopal S., Rajagopal K, Lefkowitz R. J. «Teaching old receptors new tricks: biasing seven-transmembrane receptors» // Nat Rev Drug Discov 2010 — 9, — pp. 373−386.
  60. K. «Analysis of domain motions by approximate normal mode calculations» // Proteins Structure Function and Genetics 1998 — 33, — pp. 417−429.
  61. Ma S., Dai Y. «Principal component analysis based methods in bioinformatics studies» // Brief Bioinform 2011 — 12, — pp. 714−722.
  62. Kumar S., Ma B., Tsai C. J., Sinha N. Nussinov R. «Folding and binding cascades: dynamic landscapes and population shifts» // Protein Science 2000 — 9, — pp. 10−19.
  63. Daidone /., Amadei A., Roccatano D., Nola A. D. «Molecular dynamics simulation of protein folding by essential dynamics sampling: folding landscape of horse heart cytochrome c» // Biophys J- 2003 85, — pp. 2865−2871.
  64. DeupiX., Kobilka B. K. «Energy landscapes as a tool to integrate GPCR structure, dynamics, and function» // Physiology (Bethesda) 2010 — 25, — pp. 293−303.
  65. N., Kenakin T. «The role of conformational ensembles of seven transmembrane receptors in functional selectivity» // Current opinion in pharmacology 2010 — 10, — pp. 775−781.
  66. T. P. «'7TM receptor allostery: putting numbers to shapeshifting proteins» // Trends Pharmacol Sci 2009 — 30, — pp. 460−469.
  67. T. «Agonist-receptor efficacy II: agonist trafficking of receptor signals» // Trends Pharmacol Sci 1995 — 16, — pp. 232−238.1. KW
  68. Rosenbaum D. M., Zhang C., Lyons J. A., Holl R., Aragao D., Arlow D. H., Rasmussen S. G. F., Choi H. J., DeVree B. T" Sunahara R. K. «Structure and function of an irreversible agonist-bgr. 2 adrenoceptor complex» // Nature 2011 — 469, — pp. 236−240.
  69. Rasmussen S. G. F., Choi H. J., Fung J. J., Pardon E., Casarosa P., Chae P. S., DeVree B. T., Rosenbaum D. M" Titian F. S., Kobilka T. S. «Structure of a nanobody-stabilized active state of the bgr. 2 adrenoceptor» // Nature 2011 — 469, — pp. 175−180.
  70. De Lean A., Stadel J., Lefkowitz R. «A ternary complex model explains the agonist-specific binding properties of the adenylate cyclase-coupled beta-adrenergic receptor» // Journal of Biological Chemistry 1980 — 255, — pp. 7108−7117.
  71. Sum C. S., Park P. S. H., Wells J. W. «Effects ofN-ethylmaleimide on conformational equilibria in purified cardiac muscarinic receptors» II Journal of Biological ChemisUy 2002- 277,-pp. 36 188−36 203.
  72. Weiss J. M., Morgan P. H" Lutz M. W., Kenakin T. P. «The cubic ternary complex receptor-occupancy model III. Resurrecting efficacy» II Journal of Theoretical Biology 1996 -181, — pp. 381−397.
  73. Swaminath G., Xiang Y., Lee T. W., Steenhuis J., Pamot C., Kobilka B. K. «Sequential Binding of Agonists to the p2 Adrenoceptor KINETIC EVIDENCE FOR INTERMEDIATE CONFORMATIONAL STATES» II Journal of Biological Chemistry 2004 — 279, — pp. 686−691.
  74. J. P., Biinemann M., Krasel C., Castro M., Loltse M. J. «Measurement of the millisecond activation switch of G protein-coupled receptors in living cells» II Nature biotechnology 2003 — 21, — pp. 807−812.
  75. J. M., Morgan P. H., Lutz M. W., Kenakin T. P. «The cubic ternary complex receptor-occupancy model I. Model description» // Journal of Theoretical Biology 1996 — 178, — pp. 151−167.
  76. BondR. A., IJzerman A. P. «Recent developments in constitutive receptor activity and inverse agonism, and their potential for GPCR drug discovery» // Trends Pharmacol Sci -2006- 27,-pp. 92−96.
  77. Costa T., HerzA. «Antagonists with negative intrinsic activity at delta opioid receptors coupled to GTP-binding proteins» // Proceedings of the National Academy of Sciences -1989- 86,-pp. 7321−7325.
  78. J., Liggett S. «Cardiovascular pharmacogenomics of adrenergic receptor signaling: clinical implications and future directions» // Clinical Pharmacology & Therapeutics 2011- 89,-pp. 366−378.
  79. G., Costagliola S. «G protein-coupled receptors: mutations and endocrine diseases» // Nature Reviews Endocrinology 2011 — 7, — pp. 362−372.
  80. P. J., Wurch T. «Review: amino acid domains involved in constitutive activation of G-protein-coupled receptors» // Molecular neurobiology 1998 — 17, — pp. 109−135.101 102 103 104 105 104.107.108,109.110.111.112,113.114,115,116,117.118.i '.eh ¦
  81. Vogel R., Mahalingam M., Liideke S., Huber T" Siebert F., Sakrnar T. P. «Functional role of the» ionic lock"~an interhelical hydrogen-bond network in family A heptahelical receptors" // JMol Biol 2008 — 380, — pp. 648.
  82. C., Wiese M. «Molecular dynamics simulation of the human adenosine A3 receptor: agonist induced conformational changes of Trp243″ // J Comput AidedMol Des 2006 -20, — pp. 673−684.
  83. Rodriguez D., Pineiro A., Gutierrez-de-Teran H. „Molecular dynamics simulations reveal insights into key structural elements of adenosine receptors“ // Biochemistry 2011 — 50,-pp. 4194−4208.
  84. A., Bruysters M., Ballesteros J. A., Haaksma E., Bakker R. A., Pardo L., Leurs R. „Linking agonist binding to histamine HI receptor activation“ // Nat Chem Biol 2005 — 1,-pp. 98−103.
  85. DrorR. 0., ArlowD. H» Maragakis P., MildorfT. J, Pan A. C., XuH., BorhaniD. IV., Shaw D. E. «Activation mechanism of the beta2-adrenergic receptor» II Proc Natl Acad Sci U SA 2011 — 108,-pp. 18 684−18 689.
  86. Borhan B" Souto M. L., Imai H., Shichida Y., Nakanishi K. «Movement of retinal along thevisual transduction path» // Science’s STKE 2000 — 288, — pp. 2209.
  87. CrozierP. S., Stevens M. J., WoolfT. B. «How a small change in retinal leads to G proteinactivation: Initial events suggested by molecular dynamics calculations» // Proteins:
  88. Structure, Function, and Bioinformatics 2007 — 66, — pp. 559−574.
  89. V., Ahuja S., Eilers M., Goncalves J. A., Sheves M., Reeves P. J., Smith S. O. «Lightactivation of rhodopsin: insights from molecular dynamics simulations guided by solid-state
  90. C., Visiers I., Ebersole B. J., Weinstein H., Sealfon S. C. „Conserved Helix 7 Tyrosine Acts as a Multistate Conformational Switch in the 5HT2C Receptor“ // Journal of Biological Chemistry 2002 — 277, — pp. 36 577−36 584.
  91. Greasley P. J., Fanelli F., Rossier O., Abuin L» Cotecchia S. «Mutagenesis and modelling of the alb-adrenergic receptor highlight the role of the helix 3/helix 6 interface in receptor activation» // Mol Pharmacol 2002 — 61, — pp. 1025−1032.
  92. A., Sonavane U., Andhirka S. K., Aradhyam G. K., Joshi R. «Structural insights into human GPCR protein OA1: a computational perspective» I IJ Mol Model 2012 — 18, — pp. 2117−2133.
  93. T., Menon S., Sakmar T. P. «Structural Basis for Ligand Binding and Specificity in Adrenergic Receptors: Implications for GPCR-Targeted Drug Discovery!» II Biochemistry -2008- 47,-pp. 11 013−11 023.
  94. Vanni S., Neri M" Tavemelli /., Rothlisberger U. «Observation of „ionic lock“ formation in molecular dynamics simulations of wild-type pi and p2 adrenergic receptors» // Biochemistiy 2009 — 48, — pp. 4789−4797.
  95. S., Neri M., Tavemelli I., Rothlisberger U. «Insights into G-Protein Coupled Receptors Activation from All-Atom Molecular Dynamics Simulations» II Biophys J 2010 -98,-pp. 419.
  96. S. (2011) Exploring G-Protein Coupled Receptor Activation with Multiscale Molecular Simulations.
  97. Miyano M., Ago H., Saino H., Hori T., Ida K «Internally bridging water molecule in transmembrane alpha-helical kink» II Curr Opin Struct Biol 2010 — 20, — pp. 456−463.
  98. Dror R. O., Arlow D. H., Maragakis P., MildorfT. J., Pan A. C., Xu H., Borhani D. W., Shaw D. E. «Activation mechanism of the p2-adrenergic receptor» // Proceedings of the National Academy of Sciences 2011 — 108, — pp. 18 684−18 689.
  99. R. 0., Pan A. C., Arlow D. H., Borhani D. W., Maragakis P., Shan Y., Xu H., Shaw D. E, «Pathway and mechanism of drug binding to G-protein-coupled receptors» // Proceedings of the National Academy of Sciences 2011 — 108, — pp. 13 118−13 123.
  100. T. D., Grossfield A., Pitman M. C. «Concerted Interconversion between Ionic Lock Substates of the beta. 2 Adrenergic Receptor Revealed by Microsecond Timescale Molecular Dynamics» // Biophys J- 2010 98, — pp. 76−84.
  101. Lebon G., Warne T., Edwards P. C., Bennett K, Langmead C. J., Leslie A. G" Tate C. G. «Agonist-bound adenosine A2A receptor structures reveal common features of GPCR activation» // Nature 2011 — 474, — pp. 521−525.
  102. Peeters M., Van Westen G., Li O., Ijzerman A. «Importance of the extracellular loops in G protein-coupled receptors for ligand recognition and receptor activation» // Trends Pharmacol Sci 2011 — 32, — pp. 35−42.
  103. M. J., Bhattachaiya S., Vaidehi N. «The role of conformational ensembles in ligand recognition in G-protein coupled receptors» II J Am Chem Soc 2011 — 133, — pp. 1 319 713 204.
  104. Chill J. H., NaiderF. «A solution NMR view of protein dynamics in the biological membrane» // Curr Opin Struct Biol 2011 -,-.
  105. S. R., Kalodimos C. G. «Protein dynamics and allostery: an NMR view» // Curr Opin Struct Biol 2011 — 21, — pp. 62−67.
  106. P. J., Watts A. «Recent contributions from solid-state NMR to the understanding of membrane protein structure and function» // Curr Opin Chem Biol 2011 — 15, — pp. 690 695.
  107. J. M., Filizola M. «Showcasing modern molecular dynamics simulations of membrane proteins through G protein-coupled receptors» // Curr Opin Struct Biol 2011 -21, — pp. 552−558.
  108. DeLano W. L. «The PyMOL molecular graphics system» // 2002 -,-.1.hima R., Torchia D. A. «Protein dynamics from NMR» // Nature structural biology 2000 7,-pp. 740−743.
  109. Т., Jones D. T. «Membrane Protein Structural Bioinformatics» // Journal of Structural Biology 2011 -,-.
  110. Dietmann S" Holm L. «Identification of homology in protein structure classification» // Nature structural & molecular biology 2001 — 8, — pp. 953−957.
  111. H., Holm L. «Advances and pitfalls of protein structural alignment» 11 Curr Opin Struct Biol 2009 — 19, — pp. 341−348.
  112. D., Hirst J., Blazewicz J., Burke E., Krasnogor N. «ProCKSI: a decision support system for protein (structure) comparison, knowledge, similarity and information» // BMC bioinformatics 2007 — 8, — pp. 416.
  113. Ma S., Dai Y. «Principal component analysis based methods in bioinformatics studies» // Brief Bioinform 2011 -,-.
  114. Hayward S., Kitao A., Go N. «Harmonicity and anharmonicity in protein dynamics: a normal mode analysis and principal component analysis» // Proteins 1995 — 23, — pp. 177−186.
  115. Г., Сивожелезов В., Шебанова А., Шайтан К. «Классификация структур родопсинового рецептора современными методами структурной биоинформатики» // Биохимия 2012 — 77,-.
  116. А. Е. «Large-amplitude nonlinear motions in proteins» // Physical review letters -1992- 68,-pp. 2696−2699.
  117. Amadei A., Linssen A., Berendsen H. J. C. «Essential dynamics of proteins» // Proteins: Structure, Function, and Bioinformatics 2004 — 17, — pp. 412−425.
  118. B. «Convergence of sampling in protein simulations» // Physical Review E 2002 -65, — pp. 31 910.
  119. Amadei A., Linssen A., De Groot В., Van Aalten D., Berendsen H. «An efficient method for sampling the essential subspace of proteins» // Journal of Biomolecular Structure and Dynamics 1996 — 13, — pp. 615−625.
  120. I., Amadei A. «Essential dynamics: foundation and applications» // Wiley Interdisciplinary Reviews: Computational Molecular Science 2012 — 2, — pp. 762−770.
  121. Lange O. F., Schafer L. V, GrubmullerH. «Flooding in GROMACS: accelerated barrier crossings in molecular dynamics» // J Comput Chem 2006 — 27, — pp. 1693−1702.
  122. B. «Similarities between principal components of protein dynamics and random diffusion» // Physical Review E 2000 — 62, — pp. 8438.
  123. Snow С., Qi G., Hayward S. «Essential dynamics sampling study of adenylate kinase: comparison to citrate synthase and implication for the hinge and shear mechanisms of domain motions» // Proteins 2007 — 67, — pp. 325−337.
  124. I., Roccatano D., Hayward S. «Investigating the accessibility of the closed domain conformation of citrate synthase using essential dynamics sampling» // JMolBiol 2004 -339, — pp. 515−525.
  125. Narzi D., Daidone L, Amadei A., Di Nola A. «Protein Folding Pathways Revealed by Essential Dynamics Sampling» // Journal of Chemical Theory and Computation 2008 — 4,-pp. 1940−1948.
  126. Warne Т., Serrano-Vega M. J., Baker J. G., Moukhametzianov R" Edwards P. С., Henderson R., Leslie A. G., Tate C. G., Schertler G. F. «Structure of a beta 1-adrenergic G-protein-coupled receptor» // Nature 2008 — 454, — pp. 486−491.
  127. Konagurthu A. S., WhisstockJ. C., Stuckey P. J., LeskA. M. «MUSTANG: a multiple structural alignment algorithm» // Proteins 2006 — 64, — pp. 559−574.
  128. Dolinsky T. J., Czodrowski P., Li H" Nielsen J. E" Jensen J. H" Klebe G., Baker N. A. «PDB2PQR: expanding and upgrading automated preparation of biomolecular structures for molecular simulations» // Nucleic acids research 2007 — 35, — pp. W522-W525.
  129. ParkH. Г., Kim S. A., Korlach J., Rhoades E., KwokL. W, Zipfel W. R., Waxham M. N., Webb W. W., Pollack L. «Conformational changes of calmodulin upon Ca2+ binding studied with a microfluidic mixer» // Proc Natl Acad Sci USA- 2008 105, — pp. 542−547.
  130. M., Kuriyan J. «The conformational plasticity of protein kinases» // Cell 2002 — 109,-pp. 275−282.
  131. Roskoski R., Jr. «Src protein-tyrosine kinase structure and regulation» // Biochem Biophys Res Commun 2004 — 324, — pp. 1155−1164.190.191,192,193.194.195,196,197.198,199,200,201,202,203,204,205.206.
  132. TemizN. A., Meirovitch E., Baharl. «Escherichia coli adenylate kinase dynamics: comparison of elastic network model modes with mode-coupling (15)N-NMR relaxation data» // Proteins 2004 — 57, — pp. 468−480.
  133. Temiz N. A., Baharl. «Inhibitor binding alters the directions of domain motions in HIV-1 reverse transcriptase» // Proteins 2002 — 49, — pp. 61 -70.
  134. Brunskole I., StrasserA., Seifert R., Buschauer A. «Role of the second and third extracellular loops of the histamine H (4) receptor in receptor activation» // Naunyn Schmiedebergs Arch Pharmacol 2011 — 384, — pp. 301−317.
  135. YamniukA. P., Vogel H. J. «Calmodulin VlTexibility allows for promiscuity in its interactions with target proteins and peptides» // Molecular biotechnology 2004 — 27, — pp. 33−57.
  136. Nobeli I., Favia A. D" Thornton J. M. «Protein promiscuity and its implications for biotechnology» // Nature biotechnology 2009 — 27, — pp. 157−167.
  137. Tawfik O. K. D. S. «Enzyme promiscuity: a mechanistic and evolutionary perspective» // Annual review of biochemistry 2010 — 79, — pp. 471−505.
  138. Kar G., Keskin O., Gursoy A., Nussinov R. «Allostery and population shift in drug discovery» // Current opinion in pharmacology 2010 — 10, — pp. 715−722.
  139. Qin K., Sethi P. R., Lambert N. A. «Abundance and stability of complexes containing inactive G protein-coupled receptors and G proteins» // FasebJ- 2008 22, — pp. 29 202 927.
  140. Scarselli M" Li B" Kim S. K., Wess J. «Multiple residues in the second extracellular loop are critical for M3 muscarinic acetylcholine receptor activation» H J Biol Chem 2007 — 282,-pp.7385−7396.
  141. S., Vaidehi N. «Computational mapping of the conformational transitions in agonist selective pathways of a G-protein coupled receptor» // J Am Chem Soc 2010 -132,-pp. 5205−5214.
Заполнить форму текущей работой

Пора сдавать?