O Estado de Ionização e a Conformação de Glu-71 em KcsA K+ Canal

A cadeia lateral da Glu-71 da KcsA K+ canal, um importante resíduo nas proximidades da seletividade do filtro, não foi resolvido na estrutura cristalográfica de 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. Ciência. 280:69–77). Suas coordenadas atômicas são indeterminadas e seu estado de ionização é Desconhecido. For meaning theoretical and computational studies of the KCSA K+ channel, it is essential to address questions about the conformation and the ionization state of this residue in detail. No antigo MD simulações em que a cadeia lateral da Glu-71 é protonated e formando uma forte ligação de hidrogênio com o Asp-80 observou-se que o canal não se afastam significativamente da estrutura cristalográfica (Bernèche, S. e B. Roux. 2000. Biophys. J. 78: 2900-2917). Em contraste, nós mostramos aqui que a estrutura do filtro de seletividade do canal KcsA é significativamente interrompida quando estas cadeias laterais são totalmente ionizadas em cada um dos quatro monômeros. Para resolver mais questões sobre o estado de ionização do Glu-71, calculamos o valor pKa deste resíduo usando simulações de energia livre da dinâmica molecular (MD/FES) com um sistema totalmente flexível, incluindo solvente explícito e membrana e eletrostática contínua de diferença finita Poisson-Boltzmann (PB). Verifica-se que o pKa do Glu-71 é deslocado por ∼+10 unidades pKa. Estes resultados sugerem fortemente que o Glu-71 é protonado em condições normais.