Mapping Free Energy Pathways for ATP Hydrolysis in the E. coli ABC Transporter HlyB by the String Method.
Mapping Free Energy Pathways for ATP Hydrolysis in the E. coli ABC Transporter HlyB by the String Method.
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通过弦方法绘制大肠杆菌ABC转运蛋白Hlyb中ATP水解的自由能途径。
DOI：
10.3390/molecules23102652
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发表时间：
2018-10-16
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Pu J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Zhou Y;Ojeda-May P;Nagaraju M;Kim B;Pu J
HlyB作为三磷酸腺苷（ATP）结合盒（ABC）转运蛋白发挥作用，使细菌能够以ATP水解为代价分泌毒素。我们以前的工作，基于量子力学和分子力学（QM/MM）计算的势能曲线，表明大肠杆菌核苷酸结合结构域（NBD）中高度保守的H环His残基H662是一个重要的氨基酸残基。coli HlyB可能通过质子传递催化ATP水解。为了进一步检验这一假设时，熵的贡献被考虑在内，我们得到了QM/MM最小自由能路径（MFEPs）的HlyB反应，利用字符串方法在集体变量。自由能曲线沿着MFEP证实了H662在催化中的直接参与。HlyB的MFEP模拟还揭示了化学步骤和涉及签名环残基S607的局部蛋白质构象变化之间的紧密耦合，其可以起到类似于许多ATP酶和GTP酶中的Arg-指基序的催化作用，以稳定磷酸转移过渡态。
HlyB functions as an adenosine triphosphate (ATP)-binding cassette (ABC) transporter that enables bacteria to secrete toxins at the expense of ATP hydrolysis. Our previous work, based on potential energy profiles from combined quantum mechanical and molecular mechanical (QM/MM) calculations, has suggested that the highly conserved H-loop His residue H662 in the nucleotide binding domain (NBD) of E. coli HlyB may catalyze the hydrolysis of ATP through proton relay. To further test this hypothesis when entropic contributions are taken into account, we obtained QM/MM minimum free energy paths (MFEPs) for the HlyB reaction, making use of the string method in collective variables. The free energy profiles along the MFEPs confirm the direct participation of H662 in catalysis. The MFEP simulations of HlyB also reveal an intimate coupling between the chemical steps and a local protein conformational change involving the signature-loop residue S607, which may serve a catalytic role similar to an Arg-finger motif in many ATPases and GTPases in stabilizing the phosphoryl-transfer transition state.
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影响因子：
3.4
作者：
Dittrich, M;Hayashi, S;Schulten, K
通讯作者：
Schulten, K
DOI：
10.1073/pnas.0800191105
发表时间：
2008-04-01
影响因子：
11.1
作者：
Ernst, Robert;Kueppers, Petra;Schmitt, Lutz
通讯作者：
Schmitt, Lutz
影响因子：
4.8
作者：
Chen, M;Abele, R;Tampé, R
通讯作者：
Tampé, R
影响因子：
4.4
作者：
BROOKS, CL;KARPLUS, M
通讯作者：
KARPLUS, M
影响因子：
4.8
作者：
Ernst, Robert;Koch, Joachim;Schmitt, Lutz
通讯作者：
Schmitt, Lutz