Počítačové modelování molekulárního mechanismu fosforylačního cyklu lidské α2 podjednotky Na/K-ATPázy.

Abstract

Předkládaná práce si bere za cíl popsat pantový mechanismus M4M5-smyčky α2-podjednotky lidské Na+ /K+ -ATPázy v konformačního stavu E1 za použití moderních počítačových metod. Konformační změny M4M5-smyčky ve stavu E1 vedou ke vzniku E1-closed stavu nutného pro vlastní fosforylaci, která je příčinou konformační změny z E1 do E2. Práce vysvětluje příčiny vzniku nového konformačního stavu E1-semi-open, který nebyl posud pozorován a popsán, jako důsledek stochastických dějů u M4M5-smyčky pro Na+ /K+ -ATPázu v E1 konformačním stavu bez přítomnosti 2Mg2+ ATP komplexu. Tento nový konformační stav je charakterizován existencí doposud nepopsané vodíkové vazby mezi residui Arg543 a Asp611 , která je nutná pro vznik tohoto stavu a následně je nutná pro správnou interakci 2Mg2+ ATP komplexu. Následně tento konformační stav umožňuje nově vysvětlit experimentálně popsané a obecně známé interakce 2Mg2+ ATP komplexu s M4M5-smyčkou Na+ /K+ -ATPázy, jako je současná interakce tohoto komplexu s residui Asp369 a Phe475 . Tato práce vysvětluje doposud nepopsaný vznik E1- closed konformace, jako následek interakce 2Mg2+ ATP komplexu s M4M5-smyčkou v konformačním stavu E1-semi-open. Tato práce také vysvětluje inhibici enzymatického cyklu Na+ /K+ -ATPázy v důsledku nadbytku 2Mg2+ ATP komplexu v E1-open konformaci....

The aim of this work is to describe the hinge mechanism of the M4M5-loop of α2-subunit of the human Na+ /K+ -ATPase in the conformation state E1 by using the modern computation methods. The conformation change of the M4M5-loop in state E1 leads toward E1-closed, the important phosphorylation conformation, causing the conformational change from E1 to E2. This work explains the formation of the new conformation state, E1-semi-open, which was not observed and described earlier, as the result of stochastic action of M4M5-loop of the Na+ /K+ -ATPase in E1 conformation state without the 2Mg2+ ATP complex being present. This new conformation state is characterised by hydrogen bond between α-carbons of the Arg543 a Asp611 residues. This hydrogen bond is important for the formation of E1-semi-open state and for the correct interaction with the 2Mg2+ ATP complex. This conformation state explains experimentally described and generally know interaction of the 2Mg2+ ATP complex with M4M5-loop of the Na+ /K+ -ATPase, namely with residues ASP369 and Phe475 . This work explains formation of the E1-closed conformation, as consequence of the interaction of the 2Mg2+ ATP complex with M4M5-loop in conformation state E1-semi-open. The existence of this newly discovered conformation explains the Na+ /K+ -ATPase...