Ionisoitumistila ja Glu-71: n konformaatio KCSA K+ – kanavassa

KCSA K+ – kanavan Glu-71: n sivuketju, joka on tärkeä jäännös selektiivisyyssuodattimen läheisyydessä, ei selvinnyt Doyle et al: n kristallografisessa rakenteessa. (Doyle, D. A., J. M. Cabral, R. A. Pfuetzner, A. Kuo, J. M. Gulbis, S. L. Cohen, B. T. Chait ja R. MacKinnon. 1998. Tiede. 280:69–77). Sen atomikoordinaatit ovat määrittelemättömät ja ionisoitumistila tuntematon. KCSA: n k+ – kanavan merkityksellisissä teoreettisissa ja laskennallisissa tutkimuksissa on olennaisen tärkeää käsitellä yksityiskohtaisesti tämän jäämän konformaatiota ja ionisoitumistilaa koskevia kysymyksiä. Aiemmissa MD-simulaatioissa, joissa Glu-71: n sivuketju protonoituu ja muodostaa vahvan vetysidoksen Asp-80: n kanssa, havaittiin, ettei kanava poikennut merkittävästi kristallografisesta rakenteesta (Bernèche, S. ja B. Roux. 2000. Biofyysejä. J. 78:2900-2917). Sen sijaan osoitamme tässä, että KcsA-kanavan selektiivisyyssuodattimen rakenne häiriintyy merkittävästi, kun nämä sivuketjut ovat täysin ionisoituneet jokaisella neljällä monomeerillä. Glu-71: n ionisoitumistilaa koskevien kysymysten ratkaisemiseksi laskimme tämän jäännöksen pKa-arvon käyttämällä molekyylidynamiikan vapaita energiasimulaatioita (MD/FES), joissa on täysin joustava järjestelmä, mukaan lukien eksplisiittinen liuotin ja kalvo sekä äärellinen ero Poisson-Boltzmann (PB) – jatkumoelektrostatiikka. On havaittu, että Glu-71: n pKa siirtyy ∼+10 pKa-yksiköllä. Nämä tulokset viittaavat vahvasti siihen, että Glu-71 protonoituu normaaliolosuhteissa.