Emblem  Лаборатория моделирования биомолекулярных систем  

стартовая / работа / проекты / Метод молекулярного гидрофобного потенциала

Метод молекулярного гидрофобного потенциала (МГП)

МГП, известный также как МЛП (молекулярный липофильный потенциал), представляет собой эмпирический подход к детальной оценке и визуализации гидрофобных/гидрофильных свойств органических соединений и макромолекул.

Формализм МГП основан на эмпирических атомных константах гидрофобности, которые получают из коэффициентов распределения разнообразных соединений между полярной и неполярной средой, обычно, между водой и н-октанолом [Furet et al., 1988; Ghose et al., 1998].

Подобно кулоновскому электростатическому потенциалу, предполагается убывание МГП с расстоянием. Тем не менее, универсального вида зависимости МГП от расстояния не предложено, и наиболее распространенным является использование экспоненциального затухания [Fauchère et al., 1988; Gaillard et al., 1994] или сглаженный ступенчатой функции, подобной потенциалу Ферми [Heiden, Moeckel & Brickmann, 1993].

Рис. 1. Распределение МГП на поверхности молекулы позволяет выявить гидрофобные/гидрофильные свойства отдельных её участков. Суммирование в уравнении для МГП производится по всем атомам молекулы.


Метод МГП широко применяется в различных областях молекулярного моделирования. Подробнее см. обзор об учете липофильных свойств в моделировании белков и компьютерном конструировании лекарств [Efremov et al., 2007].

Докинг и ранжирование комплексов белок—лиганд. При связывании лиганда его гидрофобные участки экранируются от воды, образуя контакты с атомами центра связывания белка. Учет этого эффекта в функциях оценки межмолекулярных взаимодействий позволяет повысить точность предсказания структуры комплекса белок-лиганд с помощью молекулярного докинга [Pyrkov et al., 2007].

Трансмембранные α-спирали. Ранее, на основе МГП нами был разработан теоретический метод анализа пространственных полярных свойств мембранно-связанных пептидов и выявления участков связывания трансмембранных α-спиральных пептидов [Efremov et al., 1992ab; Efremov & Vergoten, 1995]. Указанный метод основан на визуализации полярных и неполярных свойств в двумерном представлении на поверхности спирали. Такие представления нашли применение в анализе белок—белковых взаимодействий в мембране [Vereschaga et al., 2005; Efremov et al., 2006].

Периферические мембранные пептиды и белки. Двумерные карты гидрфобных свойств также находят успешное применение при исследовании механизмов функционирования и конструировании периферических мембранных антимикробных пептидов [Volynsky et al., 2005; Polyansky et al., 2006].

Рис 2. Пространственное распределение гидрофобных свойств трансмембранной спирали TM2 (P71—H100) бычьего зрительного родопсина. A. Двумерная изопотенциальная карта молекулярного гидрофобного потенциала (МГП) на поверхности пептида. Значения по оси абсцисс соответствуют углу вращения вокруг спирали; по оси ординат отложено расстояние вдоль оси спирали. Точками указано расположение аминокислотных остатков. Остатки, экспонированные в мембранное окружение в кристаллографической структуре родопсина, подчеркнуты. Б. Схема, иллюстрирующая систему координат (α, Z), использованную при визуализации гидрофобных свойств пептида. Остов полипептидной цепи и поверхность изображены в виде ленты и полупрозрачной поверхности Connolly, соответственно. Боковые цепи а/к остатков показаны в стержневом представлении.


См. также раздел про анализ гидрофобной организации белков.

Адрес: 117997 Россия, Москва, ул. Миклухо-Маклая, д. 16/10.
Тел.: +7 (495) 336-20-00.
Эл. почта: efremov@nmr.ru

© 2003–2007
batch2k.