Регуляция протеина управлением возбужденными конформационными состояниями и флуктуационной структурной динамикой с помощью структурной динамики водородных связей воды и электромагнитных сигналов

Изменение конформации протеинов может происходить вследствие тепловых флуктуаций. Мы полагаем, что помимо тепловых флуктуаций переход между состояниями может осуществляться посредством взаимодействий с внешним электромагнитным полем и воздействием других сверхслабых факторов. Действительно, в части I показано, что энергия электромагнитного излучения может использоваться для роста областей организованной воды - структурных флуктуаций. Структурные флуктуации по величине сравнимы с теповыми флуктуациями в сетке водородных связей [Nilsson et al., 2012]. В свою очередь, преобразования сетки водородных связей воды определяют структурную динамику протеина, основанную на водородных связях [Zhong et al., 2011; см. главу 4). В то же время установлено, что кон- формационные переходы между активным и неактивным состояниями могут осуществляться с помощью транзиентных водородных связей (или других взаимодействий): нарушение водородных связей замедляет конформационные изменения [Boer, 2009]. Как отмечалось, протеины находятся в равновесии между неактивным основным состоянием с высокой населенностью и активным слабо населенным возбужденным состоянием [Masterson et al., 201 la, 201 lb] и сдвиг этого равновесия структурными флутуациями ВС водного окружения или электромагнитным излучением мог бы решающим образом повлиять на регуляцию протеинов и сигнализацию. На этом основании и с учетом результатов главы 4 мы полагаем, что преобразования структурной динамики водородных связей воды, индуцируемые сверхслабыми воздействиями, в частности электромагнитными излучениями, могут управлять структурной динамикой протеина на пс- масштабах, которая определяет динамику конформационных флуктуаций протеина на масштабе времени мкс-мс и соответствующую регуляцию его функциональных состояний.

Далее, мы можем предположить, что электромагнитные поля, испускаемые при переходе возбужденной междоменной спирали сигнальных протеинов, например развернутой J-а-спирали LOV- протеинов в основное состояние, могут резонансно воздействовать на развертывание спирали другой молекулы, сдвигая равновесие между основным и возбужденным состояниями, передавая сигнал, определяющий последующие события в клеточной сигнализации. Действительно, длинные междоменные связывающие спирали найдены у многих сигнальных протеинов, и изменения этих спиралей могут играть важную роль в передаче сигнала [Moglich et al., 2010; п. 3.1]. Например, конформационные и динамические изменения, вызванные образованием сигнального состояния в сенсороном домене белков, содержащих LOV-домены, приводят к развертыванию J-а-спирали, далее сигнал передается на эффекторный домен, запускающий последующие реакции. Развертывание У-а-спирали играет важную роль в регуляции киназной активности фоторецептора, будучи достаточным для активации киназы [Harper et al., 2003, 2004]. Эти взаимодействия определяют последующие события в клеточной сигнализации, так что этот механизм может быть частью сигнализации и соответствовать биокоммуникации.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >