350 rub
Journal Technologies of Living Systems №2 for 2009 г.
Article in number:
Modeling of chiral modified ion channel-s structure with natural functionality
Authors:
А. V. Dmitriev, V.A. Tverdislov
Abstract:
Fundamental peculiarity of nature is "chirality purity" of amino acids, carbohydrates, nuclides and many other biological active substances, made all organisms. All nuclei acids include exceptionally D-isomers (dezoxy)ribosa, and proteins synthesized in ribosome include L-isomers of amino acids. Earlier, in some series of calculating experiments we discovered, that substitution of all L-amino acids ion channels to D-amino acids with conservation of natural amino acid sequence, brings to disorder of basic functional channels characteristics. Ratio of coefficient penetrability for different ions, ion current and conductivity are plunged into material changes.
For construction chiral modified model channels with natural functional characteristics we suggested the method of "energy leveling" of tertiary channels structures with different amino acid sequences. This method we tested on potential-independent potassium channel KcsA, which is canonical pore-forming subunity of superfamily potassium membrane channels. Atom coordinates of natural L-amino acid channel KcsA we took from Protein Data Bank (Brookhaven National Laboratory, USA).
The given results show good accord of functional characteristics of natural and chiral modified model channel. This result gives an opportunity to use the suggested approach for structure construction of other axial-symmetrical membrane channels, and also it gives although a partial answer to the question of chiral purity origin of amino-acid residuum in proteins.
The practical significance of the given method is defined by a possibility of using D-amino-acid sequences for intended synthesis of model membrane channels with essential qualities
Pages: 48-51
References
- Аветисов В.А., Гольданский В.И. Физические аспекты нарушения зеркальной симметрии биоорганического мира // Успехи физических наук. 1996. Т. 166. С. 873-891.
- Дмитриев А.В., Твердислов В.А. О возможности существования и структурных особенностях зеркального антипода природной клетки // Препринт физического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова, № 6/2005. Москва, 2005. 50 с.
- Дмитриев А.В., Исаев П.П., Твердислов В.А. Влияние изомеризации аминокислотных остатков на структуру аквапорина // Журнал структурной химии. 2006. Т.47. №3. С. 578-580.
- Дмитриев А.В., Марков И.В., Твердислов В.А. Рацемизация бактериального калиевого канала и хиральная безопасность биосферы // Технологии живых систем. 2006. Т.3. №1. с. 5-8.
- Коротина А.С., Дмитриев А.В., Марков И.В., Твердислов В.А. Изменение структуры аквапорина в результате биологического старения организма // Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технология. 2007. Т.50. №5. с. 128-129.
- Николлс Дж.Г., Мартин А.Р., Валлас Б.Дж., Фукс П.А. От нейрона к мозгу: пер. с англ. П.М. Балабанаидр. М.: ЕдиториалУРСС. 2003. 600 c.
- Laio A., Torre V. Physical Origin of Selectivity in Ionic Channels of Biological Membrane // Biophysical Journal. 1999. V. 76. P. 129-148.
- Дмитриев А.В., Исаев П.П., Твердислов В.А. Разделение дальних и ближних взаимодействий в расчетах распределения энергии ионов в мембранных каналах // Журнал структурной химии. 2006. Т.47. №2. с. 255-259.
- Коротина А.С., Дмитриев А.В., Марков И.В., Твердислов В.А. Применение смешанных энергетических профилей ионов в расчетах токовых характеристик калиевого мембранного канала// Изв. вузов. Сер. Химия и хим. технология. 2007. Т.50. №6. с. 115-116.
- Дмитриев А.В., Марков И.В., Твердислов В.А. Структура и ионная избирательность открытого потенциал-зависимого калиевого канала // Журнал структурной химии. 2007. Т.48. №1. С. 143-145.