La Ionizzazione dello Stato e la Conformazione del Glu-71 KcsA Canale K+

La catena laterale di Glu-71 del KcsA canale K+, un importante residuo in prossimità del filtro di selettività, non è stato risolto nella struttura cristallografica di Doyle et al. (Doyle, D. A., J. M. Cabral, R. A. Pfuetzner, A. Kuo, J. M. Gulbis, S. L. Cohen, B. T. Chait, e R. MacKinnon. 1998. Scienza. 280:69–77). Le sue coordinate atomiche sono indeterminate e il suo stato di ionizzazione è sconosciuto. Per studi teorici e computazionali significativi del canale KcsA K+, è essenziale affrontare in dettaglio le domande sulla conformazione e lo stato di ionizzazione di questo residuo. Nelle precedenti simulazioni MD in cui la catena laterale di Glu-71 è protonata e forma un forte legame idrogeno con Asp-80 è stato osservato che il canale non si discosta significativamente dalla struttura cristallografica (Bernèche, S. e B. Roux. 2000. Biophys. J. 78: 2900-2917). Al contrario, mostriamo qui che la struttura del filtro di selettività del canale KcsA è significativamente interrotta quando queste catene laterali sono completamente ionizzate su ciascuno dei quattro monomeri. Per risolvere ulteriormente le domande sullo stato di ionizzazione di Glu-71 abbiamo calcolato il valore pKa di questo residuo utilizzando simulazioni di energia libera di dinamica molecolare (MD/FES) con un sistema completamente flessibile che include l’elettrostatica continua a solvente e membrana esplicita e a differenza finita di Poisson-Boltzmann (PB). Si è riscontrato che il pKa di Glu-71 è spostato di units+10 unità pKa. Questi risultati suggeriscono fortemente che Glu-71 è protonato in condizioni normali.