Исследование динамики укладки белков методом ферстеровского резонансного переноса энергии: моделирование мультихромного эксперимента

В последние годы происходит качественный сдвиг в экспериментах по исследованию укладки белков – от измерения усредненных характеристик по ансамблю белковых молекул к отслеживаию поведения одиночных молекул, что позволяет исследовать динамику укладки белков.  Наиболее быстро развивающийся метод – ферстеровский резонансный перенос энергии (ФРЭТ). В простейшем варианте, который используется в настоящее время, метод заключается в присоединении двух флуорофоров (донора и акцептора) к белковой цепи с последующим измерением интенсивности переноса энергии (ФРЭТ-эффективности) между ними. Поскольку ФРЭТ-эффективность зависит от расстояния между флуорофорами, это позволяет измерять расстояние между двумя участками белка в ходе его укладки. Недостатком  таких «монохромных» ФРЭТ экспериментов (одна пара «донор-акцептор») является то, что вероятности различных состояний белка проецируются на одну координату реакции, соответствующую (одиночному) ФРЭТ-каналу. При этом различные состояния могут накладываться друг на друга, что искажает картину укладки белка. В то же время, можно использовать несколько флуорофоров (мультихромные эксперименты), что даст возможность строить двумерные поверхности состояний белка. В данной работе, используя метод молекулярной динамики, впервые проведено моделирование мультихромных ФРЭТ экспериментов по укладке белков. На примере белка BBL показано, что измерение ФРЭТ-эффективности по двум каналам (три флуорофора) позволяет восстановить все характерные состояния белка, в то время как гистограммы ФРЭТ-эффективности по одиночным каналам (два флуорофора) успешны только при  определенном расположении флуорофоров. Рассчитанные гистограммы ФРЭТ-эффективности находятся в хорошем согласии с данными экспериментов.

ИТ СО РАН гл. н. с., д. ф.-м. н. Чекмарев С.Ф.,  н. с., к. ф.-м. н. Андрющенко В.А., тел.: (383)316-50-48.