Memeli prion proteinlerinin moleküler dinamik simulasyon ile tuz köprüleri etkileşimlerinin araştırılması

Investigation on salt bridge interactions of mammalian prion proteins by molecular dynamics simulation

Özet

Amaç: Proteinlerin ikincil ve üçünçül (tersiyer) yapılarının stabilizasyonunda tuz köprülerinin elektrostatik etkileşimleri çok önemlidir. Bu çalışmada, prion proteinlerin moleküler yapılarını kavramak için, iki hayvan türünün prion proteinlerinde tuz köprüsü örütleri (network) çalışılmıştır.Metod: Tavşan prion protein (rPrPc), Syrian hamster prion protein (syPrPc) ve bu iki prion proteinin varyantlarında moleküler dinamik (MD) ve akış MD (FMD) simülasyonları kullanılarak tuz köprüleri etkileşimleri çalışılmıştır.Bulgular: Tuz köprülerinin dinamik davranışları karakterize edilmiştir ve ayrıca tuz köprüleri ile yerel yapılar arasındaki ilişkiler de tartışılmaktadır. İki prion proteininde tuz köprüleri yapısal olarak helix-loop, intra-helix ve inter-helix tuz köprüleri olarak ayrılmaktadır. Bunlardan helix-loop yapısında olan tuz köprüleri prion proteinlerin yapısının stabilitesi digger ikisine nazaran açısından daha önemli olarak bulunmuştur.Sonuç: rPrPc ve syPrPc yapılarının stabilizasyonunda sırası ile Asp201-Arg155 (rS1), Asp177-Arg163 (rS3) ve Asp178-Arg164 (syS1) önemli tuz köprülerini oluşturmaktadırlar. Yapısal stabilite ise kısmen helix-loop yapısının sayısına bağlıdır.

Abstract

Objective: Salt bridge interaction is one of the most important electrostatic interactions to stabilize the secondary and tertiary structures of protein. To obtain more insight into the molecular basis of prion proteins, the salt bridge networks in two animal prion proteins are studied in this work.Methods: Molecular dynamics (MD) and Flow MD (FMD) simulations are employed to investigate the salt bridges interactions of rabbit prion protein (rPrPc), Syrian hamster prion protein (syPrPc) and the variants of the two prion proteins.Results: The dynamic behaviors of salt bridges are characterized, and the relation between salt bridge interactions and local structures are also discussed. The type of salt bridges in the two prion proteins is divided into the helixloop, intra-helix and inter-helix salt bridges. It is found that the helix-loop salt bridges is more important for the stability of prion proteins than the other two kinds of slat bridge.Conclusion: The Asp201-Arg155 (rS1), Asp177-Arg163 (rS3) and Asp178-Arg164 (syS1) are the important salt bridges to stabilize the structures of rPrPc and syPrPc, respectively. The structural stability is partly depended on the number of helix-loop salt bridge.