3.2. Моделирование взаимодействия Ар4а с дезоксигемоглобином в программе gramm

Важным и решающим этапом в процессе моделирования является подбор оптимальных параметров, позволяющих образовать комплекс между молекулами.

При моделировании комплекса Ар₄А с дезоксигемоглобином был рассмотрен ряд сочетаний параметров докинга.

Рис. 10. Параметры, используемые при моделировании комплекса гемоглобина с Ар₄А

Основными являются параметры шаг сетки (eta) и отталкивание (ro). Был проведен докинг с изменением обоих параметров от значения 2 до значения 21. Шаг изменения 0.1. Все остальные параметры оставались без изменения. Наиболее приемлемыми оказались три варианта комбинаций рассматриваемых двух параметров.

1. шаг сетки – 18.8, отталкивание – 2.5

а) б)

Рис. 11 Структура комплекса Ар₄А с дезоксигемоглобином при параметрах: шаг сетки – 18.8, отталкивание – 2.5. а) обзорное изображение; б) детализация изображения взаимодействий в центре связывания Ар₄А с дезоксигемоглобином

В данном варианте молекула Ар4А взаимодействует с дезоксигемоглобином человека в области 2,3-DPG-связующего сайта за счет образования ван-дер-ваальсовых контактов с остатками β1His143 (2.0 Å), β1Lys82 (3.6 Å) и с β2His143 (2.2 Å).

2. шаг сетки – 6, отталкивание – 5

а) б)

Рис. 12. Обзорное изображение взаимодействия Ар₄А с дезоксигемоглобином при параметрах: шаг сетки – 6, отталкивание – 5. а) вход в центральную полость со стороны β-субъединиц; б) вход в центральную полость, вид сбоку

Рис. 13. Детализация изображения взаимодействий в центре связывания Ар₄А с дезоксигемоглобином при параметрах: шаг сетки – 6, отталкивание – 5

Молекула Ар₄А располагается в центральной полости дезоксигемоглобина за счет образования ван-дер-ваальсовых контактов с остатками α1Thr134 (2.25Å), β1Asp139 (3.14 Å) и α2Lys99 (2.32 Å)

3. шаг сетки – 12.2, отталкивание – 6

а) б)

Рис. 14. Положение Ар₄А около входа в центральную полость дезоксигемоглобина при параметрах: шаг сетки – 12.2, отталкивание – 6. а) обзорное изображение; б) детализация изображения взаимодействий в центре связывания Ар₄А с дезоксигемоглобином

В данном случае молекула Ар₄А располагается вблизи входа в центральную полость гемоглобина. Образуются ван-дер-ваальсовы взаимодействия Ар₄А с остатками α1Asn80 (2.44 Å), α1Asn79 (2.15 Å), β2His143 (2.81 Å), β2Lys82 (3.43 Å).

3.3 Моделирование взаимодействия Ар4а с оксигемоглобином в программе gramm

1) шаг сетки – 13 , отталкивание – 6.05

а) б)

Рис. 15. Структура комплекса Ар₄А с оксигемоглобином при параметрах: шаг сетки – 13, отталкивание – 6.05; а) обзорное изображение; б) детализация изображения взаимодействий в центре связывания Ар₄А с оксигемоглобином

В данном варианте молекула Ар₄А взаимодействует с оксигемоглобином человека в области 2,3-DPG-связующего сайта за счет образования ван-дер-ваальсовых контактов с остатками β1His143 (3.1 Å), β1Asn80 (3.98 Å), β2Lys82 (3.38 Å) и водородной связи с β1Lys82 (1.95 Å).

2. шаг сетки – 20.5, отталкивание – 2.5.

a) б)

Рис. 16. Положение Ар₄А около входа в центральную полость оксигемоглобина при параметрах: шаг сетки – 20.5, отталкивание – 2.5. а) обзорное изображение; б) детализация изображения взаимодействий в центре связывания Ар₄А с оксигемоглобином

В данном случае молекула Ар₄А располагается вблизи входа в центральную полость гемоглобина. Центр связывания находится на β-субъединице. Образуются ван-дер-ваальсовы взаимодействия Ар₄А с остатком Thr87 (3.09 Å), Glu90 (2.38 Å), Lys95 (2.03 Å).

3) шаг сетки – 15.1, отталкивание – 3.6.

а) б)

Рис. 17. Положение Ар₄А около входа в центральную полость оксигемоглобина при параметрах: шаг сетки – 15.1, отталкивание – 3.6. а) обзорное изображение; б) детализация изображения взаимодействий в центре связывания Ар₄А с оксигемоглобином

В данном случае молекула Ар₄А имеет отличную конформацию от молекулы, представленной на рис. 16. Сайт связывания также находится вблизи входа в центральную полость гемоглобина. Взаимодействие молекул происходит благодаря ван-дер-ваальсовым контактам с остатками β1Asn80 (3.09 Å) и β2Asn80 (3.8 Å).

В молекуле гемоглобина человека HbA₁ N-концевые последовательности β-субъединиц, обращенные в центральную полость тетрамерной молекулы белка, содержат общий кластер из восьми положительных зарядов, представленных остатками Val NA1, His NA2, Lys EF6, His H21 в каждой β-цепи. Этот кластер представляет собой сайт связывания 2,3-дифосфоглицерата (2,3-DPG), а также ряда других отрицательно заряженных эффекторов, таких как инозитолгексафосфат и хлорид-ионы, которые модулируют транспортную функцию гемоглобина. Результаты молекулярного докинга полученные при моделировании комплексов диаденозин-5′,5′′′-Р¹,Р⁴-тетрафосфата с гемоглобином человека в оксисостоянии показаны на рис. 15. Как видно из этого рисунка, молекула Ар₄А взаимодействует с оксигемоглобином человека в области 2,3-DPG-связующего сайта за счет образования ван-дер-ваальсовых контактов с β1His143 (3.1 Å), β1Asn80 (3.98 Å), β2Lys82 (3.38 Å) и водородной связи с β1Lys82 (1.95 Å). Кроме того, молекулярный докинг позволил обнаружить ряд дополнительных сайтов связывания Ар₄А с поверхностными областями тетрамеров гемоглобина человека.

Таким образом, молекулярные модели комплексов Ар₄А с оксигемоглобином человека HbA₁ показывают, что одним из сайтов связывания алармона в олигомерах данного белка является его центральная регуляторная область.