L’État d’ionisation et la Conformation de Glu-71 dans le Canal K+ de KcsA

La chaîne latérale de Glu-71 du canal K+ de KcsA, un résidu important au voisinage du filtre de sélectivité, n’a pas été résolue dans la structure cristallographique de Doyle et al. (Doyle, D. A., J. M. Cabral, R. A. Pfuetzner, A. Kuo, J. M. Gulbis, S. L. Cohen, B. T. Chait et R. MacKinnon. 1998. Sciences. 280:69–77). Ses coordonnées atomiques sont indéterminées et son état d’ionisation est inconnu. Pour des études théoriques et informatiques significatives du canal K+ de KcsA, il est essentiel d’aborder en détail les questions sur la conformation et l’état d’ionisation de ce résidu. Dans des simulations MD précédentes dans lesquelles la chaîne latérale de Glu-71 est protonée et forme une forte liaison hydrogène avec Asp-80, il a été observé que le canal ne s’écartait pas significativement de la structure cristallographique (Bernèche, S., et B. Roux. 2000. Biophys. J. 78:2900-2917). En revanche, nous montrons ici que la structure du filtre de sélectivité du canal KcsA est fortement perturbée lorsque ces chaînes latérales sont entièrement ionisées sur chacun des quatre monomères. Pour résoudre davantage les questions sur l’état d’ionisation de la Glu-71, nous avons calculé la valeur de pKa de ce résidu en utilisant des simulations d’énergie libre de dynamique moléculaire (MD / FES) avec un système entièrement flexible comprenant un solvant explicite et une membrane et une électrostatique continue de Poisson-Boltzmann (PB) à différence finie. On constate que le pKa de Glu-71 est décalé de ∼ + 10 unités pKa. Ces résultats suggèrent fortement que le Glu-71 est protoné dans des conditions normales.