Взаємодія важких металів з β-лактоглобуліном: дослідження методом молекулярної динаміки

Анотація

β-Лактоглобулін (β-lg), основний білок сироватки молока, відомий своїми винятковими харчовими та функціональними властивостями, зокрема здатністю зв’язувати гідрофобні та заряджені молекули. Завдяки цим властивостям β-lg є вкрай перспективним для розробки систем доставки лікарських препаратів і нанокомпозитів для екологічної ремедіації, зокрема для виявлення та видалення важких металів. Попри його потенціал, вплив зв’язування важких металів на структуру та стабільність β-lg залишається недостатньо вивченим, що створює труднощі для його практичних застосувань. У цьому дослідженні були використано метод молекулярної динаміки (MD) для аналізу структурних та динамічних реакцій β-lg на зв’язування важких металів—Cd²⁺, Ni²⁺, Co³⁺, Pb²⁺ та Pt²⁺. Серія 200-нс симуляцій MD для комплексів метал-білок проводилася при 300 K за допомогою програмного забезпечення GROMACS та силового поля CHARMM. Основними проаналізованими структурними параметрами були ередньоквадратичне відхилення остову ланцюга, радіус інерції, площа поверхні, доступна для розчинника та середньоквадратичні флуктуації. Результати показали, що зв’язування Cd²⁺, Ni²⁺, Co³⁺, Pb²⁺ та Pt²⁺ спричиняло дестабілізацію структури білка, із помітним впливом на EF-петлю, H-ланцюг та AB-петля білку. Ступінь дестабілізації залежав від конкретного іона важкого металу. Ці висновки підкреслюють необхідність детального аналізу на рівні залишків амінокислот для повного розуміння структурних змін, викликаних зв’язуванням металів, та їх впливу на функціональні властивості β-lg. Отримані результати мають важливе значення у контексті розуміння механізмів взаємодії β-lg з важкими металами і для розробки наносистем на основі β-lg для екологічних та біомедичних застосувань.