de Ionisatietoestand en de conformatie van Glu-71 in het KCSA K+ kanaal

de zijketen van Glu-71 van het KCSA K+ kanaal, een belangrijk residu in de nabijheid van het selectiviteitsfilter, werd niet opgelost in de kristallografische structuur van Doyle et al. (Doyle, D. A., J. M. Cabral, R. A. Pfuetzner, A. Kuo, J. M. Gulbis, S. L. Cohen, B. T. Chait, and R. MacKinnon. 1998. Wetenschap. 280:69–77). De atomaire coördinaten zijn onbekend en de ionisatietoestand is onbekend. Voor zinvolle theoretische en computationele studies van het KCSA K + kanaal, is het essentieel om vragen over de bouw en de ionisatie staat van dit residu in detail te behandelen. In eerdere MD simulaties waarbij de zijketen van Glu-71 geprotoneerd is en een sterke waterstofbinding vormt met Asp-80 werd waargenomen dat het kanaal niet significant afweek van de kristallografische structuur (Bernèche, S., en B. Roux. 2000. Biophys. J. 78: 2900-2917). Daarentegen tonen we hier aan dat de structuur van het selectiviteitsfilter van het KCSA-kanaal aanzienlijk wordt verstoord wanneer deze zijketens volledig geïoniseerd zijn op elk van de vier monomeren. Om vragen over de ionisatietoestand van Glu-71 verder op te lossen hebben we de pKa waarde van dit residu berekend met behulp van moleculaire dynamica vrije energie simulaties (MD/FES) met een volledig flexibel systeem met expliciete oplosmiddel en membraan en eindige-verschil Poisson-Boltzmann (PB) continuüm Elektrostatica. Het blijkt dat de pKa van Glu-71 wordt verschoven door ∼+10 PKA eenheden. Deze resultaten suggereren sterk dat Glu-71 onder normale omstandigheden wordt geprotoneerd.