Математическое Моделирование Влияния Температуры На Характер Связывания Мономерных Белков В Водных Растворах

Abstract

Работа посвящена математическому моделированию исследования влияния температуры на стабильность гистоновых димеров Н2А−Н2В и НЗ−Н4 путем изучения их поведения в различных температурных режимах от 20 до 50• C. Изучение термической стабильности двух димеров в водных растворах при различных температурах выявило разнохарактерное поведение гистоновых димеров при температурах от 20 до 50• C. Проведенный анализ показал, что димер НЗ−Н4 выявляет склонность к агрегированию за счет увеличения силы связывания между гистонами НЗ и Н4. Исследования поведения гистонового димера Н2А−Н2В выявили различные температурные переходы в структуре гистонового димера с максимальным пиком на температуре 45• C.DOI: 10.21883/JTF.2017.11.45139.2256 ВведениеНастоящая работа продолжает цикл работ [1-3] по исследованию поведения биологических комплексов in vitro на примере гистоновых димеров Н2А−Н2В и НЗ−Н4.Разработан теоретический метод, позволяющий ана-лизировать вклад различных участков полипептидной белковой цепи в образование и стабилизацию биологиче-ского комплекса, а также определять участки белковых молекул, отвечающих за агрегацию белков в водных рас-товорах при различных температурных режимах от 20 до 50• C. Отметим, что исследование проблемы агрегации бел-ков представляет собой одно из актуальных направлений современной молекулярной биофизики. Агрегация бел-ков является одним из процессов, который постоянно происходит в клетке. Каждый белок характеризуется своей нативной конформацией, пребывание в которой позволяет ему выполнять свои заданные биологические функции. Однако генетические мутации и ошибки при синтезе белков на рибосоме могут приводить к образо-ванию неправильно свернутых белковых структур. Даже для нативных белков всегда существует вероятность частичного нарушения нативной структуры, особенно в условиях стресса (например, теплового, окислительного или осмотического). При нарушении нативной струк-туры белки перестают выполнять свои биологические функции, становятся менее стабильными и могут прояв-лять склонность к агрегированию, что может приводить к широкому спектру патологических состояний клетки и целого организма.Таким образом, разработанный в предложенной рабо-те подход позволит исследовать и объяснить патологиче-ские аспекты, связанные с изменением структуры белков в процессе агрегации.Работа состоит из трех частей. В первой части мы опишем основные свойства белков и характер их пове-дения при повышении температуры. Вторая часть по-священа построению математической модели. В третьей части представлены численные результаты и графики проведенного моделирования. В заключении приведены основные выводы, полученные в работе.