Багатохромофорний докінг флуоресцентних барвників з фібрилярним інсуліном
Анотація
Колокалізація донорів та акцепторів флуорофорів, здатних переносити енергію за механізмом Фьорстера, на молекулярній матриці амілоїдних фібрил, відкриває нові можливості не тільки для вдосконалення детекції амілоїдних фібрил та структурного аналізу, але і для розробки фотонних нанопристроїв на їх основі. Збірка цих систем передбачає нековалентні взаємодії барвник-білок, які складно охарактеризувати з точки зору точного розташування барвника в структурі фібрили, необхідного для виготовлення світлозбиральних систем чи фотонних нанодротів на основі Фьорстерівського резонансного переносу енергії (ФРПЕ). З огляду на це, процес зв’язування барвників з фібрилами доцільно детально проаналізувати in silico. У попередніх дослідженнях донорів та акцепторів ФРПЕ, що взаємодіяли з модельними фібрилами інсуліну, методом молекулярного докінгу, під час процедури моделювання ми розглядали лише один ліганд. Однак реальна ситуація набагато складніша, оскільки кілька лігандів можуть конкурувати за один і той же сайт зв’язування, може відбуватись пряме комплексоутворення між барвниками на матриці фібрил, просторовий розподіл зв’язаних флуорофорів може бути несприятливим для передачі енергії тощо. Крім того, взаємна орієнтація молекул донора та акцептора вносить суттєвий вклад в ефективність Фьорстерівського резонансного переносу енергії у досліджуваних системах. Дана робота була проведена, щоб отримати уявлення про зв’язування донорних (Тіофлавін Т) і акцепторних (Конго Червоний або фосфонієвий барвник TDV) флуорофорів з амілоїдними фібрилами інсуліну за допомогою підходу мультимолекулярного докінгу. Використані веб-сервери PatcDock і SwissDock надали докази переважної асоціації всіх барвників із жолобками фібрил. Для аналізу систем (InsF + ThT +CR) і (InsF + ThT + TDV) використовувався protein-ligand interaction profiler (PLIP). Виявлені сайти зв’язування та типи взаємодій між барвниками та фібрилою можуть бути важливими для більш детального аналізу процесу ФРПЕ в амілоїдних системах і можуть слугувати основою для подальших досліджень in silico каскаду ФРПЕ на матриці амілоїдних фібрил.
Завантаження
Посилання
F. Chiti, and C.M. Dobson, Annu. Rev. Biochem. 75, 333 (2006), https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.75.101304.123901
T.P. Knowles, and R. Mezzenga, Adv. Mater. 28, 6546 (2016), https://doi.org/10.1002/adma.201505961
W.E. Klunk, J. Histochem. Cytochem. 37, 1273 (1989), https://doi.org/10.1177/37.8.2666510
M.R.H. Krebs, E.H.C. Bromley, and A.M. Donald, J. Struct. Biol. 149, 30–37 (2005) https://doi.org/10.1016/j.jsb.2004.08.002
M. Groenning, J. Chem. Biol. 3, 1–18 (2010), https://doi.org/10.1007/s12154-009-0027-5
M. Girych, G. Gorbenko, I. Maliyov, V. Trusova, C. Mizuguchi, H. Saito, and P. Kinnunen, Methods Appl. Fluoresc. 4, 034010 (2016). https://doi.org/10.1088/2050-6120/4/3/034010
G. Gorbenko, V. Trusova, T. Deligeorgiev, N. Gadjev, C. Mizuguchi, and H. Saito, J. Mol. Liq. 294, 111675 (2019), https://doi.org/10.1016/j.molliq.2019.111675
U. Tarabara, M. Shchuka, K. Vus, O. Zhytniakivska, V. Trusova, G. Gorbenko, N. Gadjev, and T. Deligeorgiev, East Eur. J. Phys. 4, 58 (2019), https://doi.org/10.26565/2312-4334-2019-4-06
U. Tarabara, E. Kirilova, G. Kirilov, K. Vus, O. Zhytniakivska, V. Trusova, and G. Gorbenko, J. Mol. Liq. 324, 115102 (2021), https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.115102
G. Gorbenko, O. Zhytniakivska, K. Vus, U. Tarabara, and V. Trusova, Phys. Chem. Chem. Phys. 23, 14746 (2021), https://doi.org/10.1039/D1CP01359A
T. Lengauer, and M. Rarey, Curr. Opin. Struct. Biol. 6, 402 (1996), https://doi.org/10.1016/S0959-440X(96)80061-3
P.F. Leonhart, E. Spieler, R. Ligabue-Braun, and M. Dorn, Soft Comput. 23, 4155 (2019), https://doi.org/10.1007/s00500-018-3065-5
S.F. Sousa, P.A. Fernandes, and M.J. Ramos, PROTEINS: Structure, Function, and Bioinformatics, 65, 15 (2006), https://doi.org/10.1002/prot.21082
R. Huey, G.M. Morris, A.J. Olson, and D.S. Goodsell, J. Computational Chemistry, 28, 1145 (2007), https://doi.org/10.1002/jcc.20634
H. Li, PhD Thesis, (2012), https://etd.ohiolink.edu/
H. Li, and C. Li, J. Computational Chemistry, 31, 2014 (2010), https://doi.org/10.1002/jcc.21486
S. Raghavendra, S.J. Rao Aditya, Vadlapudi Kumar, and C.K. Ramesh, Computational Biology and Chemistry. 59, Part A, 81 (2015), https://doi.org/10.1016/j.compbiolchem.2015.09.008
P. Csizmadia, in: Proceedings of ECSOC-3, The Third International Electronic Conference on Synthetic Organic Chemistry, (MDPI, Basel, Switzerland, 1999), pp. 367-369. https://doi.org/10.3390/ecsoc-3-01775
M.D. Hanwell, D.E. Curtis, D.C. Lonie, T. Vandermeersch, E. Zurek, and G.R. Hutchison, J. Cheminform. 4, 17 (2012), https://doi.org/10.1186/1758-2946-4-17
A. Grosdidier, V. Zoete, and O. Michielin, Nucleic Acids Res. 39, W270 (2011), https://doi.org/10.1093/nar/gkr366
D. Schneidman-Duhovny, Y. Inbar, R. Nussinov, and H.J. Wolfson, Nucl. Acids. Res. 33, W363 (2005), https://doi.org/10.1093/nar/gki481
E.F. Pettersen, T.D. Goddard, C.C. Huang, G.S. Couch, D.M. Greenblatt, E.C. Meng, and T.E. Ferrin, J. Comput. Chem. 25, 1605 (2004), https://doi.org/10.1002/jcc.20084
M. Biancalana, and S. Koide, Biochim. Biophys. Acta, 1804, 1405 (2010), https://doi.org/10.1016/j.bbapap.2010.04.001
C. Wu, M. Biancalana, S. Koide, and J.E. Shea, J. Mol. Biol. 394, 627 (2009), https://doi.org/10.1016/j.jmb.2009.09.056
O. Zhytniakivska, A. Kurutos, U. Tarabara, K. Vus, V. Trusova, G. Gorbenko, N. Gadjev, and T. Deligeorgiev, J. Mol. Liq. 311, 113287 (2020) https://doi.org/10.1016/j.molliq.2020.113287
K. Vus, M. Girych, V. Trusova, G. Gorbenko, A. Kurutos, A. Vasilev, N. Gadjev, and T. Deligeorgiev, J. Mol. Liq. 276, 541 (2019), https://doi.org/10.1016/j.molliq.2018.11.149
M.I. Ivanova, S.A. Sievers, M.R. Sawaya, J.S. Wall, and D. Eisenberg, PNAS. 106, 18990–18995 (2009), https://doi.org/10.1073/pnas.0910080106
S. Forli, R. Huey, M.E. Pique, M. Sanner, D.S. Goodsell, and A.J. Olson, Nat. Protoc. 11, 905 (2016), https://doi.org/10.1038/nprot.2016.051
Авторське право (c) 2022 Уляна Тарабара, Ольга Житняківська, Катерина Вус, Валерія Трусова, Галина Горбенко
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
