One short cysteine‐rich sequence pattern – two different disulfide‐bonded structures – a molecular dynamics simulation study
One short cysteine‐rich sequence pattern – two different disulfide‐bonded structures – a molecular dynamics simulation study
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一种短的富含半胱氨酸的序列模式两种不同的二硫键结构的分子动力学模拟研究
DOI：
10.1002/psc.2765
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发表时间：
2015
影响因子：
2.1
通讯作者：
Sonja A. Dames
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Sonja A. Dames
Hydra的囊壁由含有约25个氨基酸的小的富含半胱氨酸结构域（CRD）的蛋白质形成。包囊外抗原（NW 1）的第一个CRD和小胶原-1（Mcol 1C）的C末端CRD在相同的序列位置含有6个半胱氨酸，但采用不同的二硫键结构。NW 1显示二硫键连接性C2-C14/C6-C19/C10-C18和Mcol 1C C2-C18/C6-C14/C10-C19。为了分析两者是否显示开放的非二硫键形式的结构偏好，这解释了二硫键连接模式的形成，在不同温度下进行了分子动力学（MD）模拟。NW 1在283 K的100 ns MD模拟中保持了一个相当紧凑的折叠，由特定的氢键稳定。Mcol 1C结构总体上波动较大，但大部分时间保持相当紧凑。骨架Φ/矩形的分析表明NW 1和Mcol 1C具有不同的转角倾向，这主要可以基于关于不同氨基酸侧链对局部骨架构象的影响的公开数据来解释。虽然NW 1可以考虑折叠前体机制，但Mcol 1C可以根据涉及二硫键重排和构象变化的准随机折叠模型折叠，锁定天然二硫键构象。该研究进一步证明了MD模拟在相当动态的系统中检测局部结构偏好的能力，例如NW 1和Mcol 1C的开放，非二硫键形式，这补充了NMR骨架残余偶极耦合的已发表信息。由于嵌入半胱氨酸的氨基酸序列编码的骨架结构偏好影响形成的二硫键连接性，因此数据通常对于更好地理解氧化折叠和二硫键稳定的治疗剂的设计是有趣的。版权所有© 2015欧洲肽协会和约翰威利父子有限公司。
The nematocyst walls ofHydraare formed by proteins containing small cysteine‐rich domains (CRDs) of ~25 amino acids. The first CRD of nematocyst outer all antigen (NW1) and the C‐terminal CRD of minicollagen‐1 (Mcol1C) contain six cysteines at identical sequence positions, however adopt different disulfide bonded structures. NW1 shows the disulfide connectivities C2‐C14/C6‐C19/C10‐C18 and Mcol1C C2‐C18/C6‐C14/C10‐C19. To analyze if both show structural preferences in the open, non‐disulfide bonded form, which explain the formation of either disulfide connectivity pattern, molecular dynamics (MD) simulations at different temperatures were performed. NW1 maintained in the 100‐ns MD simulations at 283 K a rather compact fold that is stabilized by specific hydrogen bonds. The Mcol1C structure fluctuated overall more, however stayed most of the time also rather compact. The analysis of the backbone Φ/ψ angles indicated different turn propensities for NW1 and Mcol1C, which mostly can be explained based on published data about the influence of different amino acid side chains on the local backbone conformation. Whereas a folded precursor mechanism may be considered for NW1, Mcol1C may fold according to the quasi‐stochastic folding model involving disulfide bond reshuffling and conformational changes, locking the native disulfide conformations. The study further demonstrates the power of MD simulations to detect local structural preferences in rather dynamic systems such as the open, non‐disulfide bonded forms of NW1 and Mcol1C, which complement published information from NMR backbone residual dipolar couplings. Because the backbone structural preferences encoded by the amino acid sequence embedding the cysteines influence which disulfide connectivities are formed, the data are generally interesting for a better understanding of oxidative folding and the design of disulfide stabilized therapeutics. Copyright © 2015 European Peptide Society and John Wiley & Sons, Ltd.
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