Atomistic molecular dynamics simulation analysis of molecular physiological problems involving ion channel activity regulation

涉及离子通道活性调节的分子生理问题的原子分子动力学模拟分析

• 批准号: 21590241
• 负责人: NISHIZAWA Kazuhisa
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Teikyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2011
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21590241/
• 关键词: 生体膜; チャネル; トランスポーター; 脂質ラフト; 計算化学; 脂質膜融合; 分子動力学; 分子シミュレーション; 構造生物化学; 分子生物物理; 自由エネルギー摂動法; 脂質膜; 膜ドメイン構造; コレステロール; 膜融合; 細胞内分子移動; 膜ドメイン形成; SNARE; イオンチャネル; カリウムチャネル; 生体膜; チャネル; トランスポーター; 脂質ラフト; 計算化学; 脂質膜融合; 分子動力学; 分子シミュレーション; 構造生物化学; 分子生物物理; 自由エネルギー摂動法; 脂質膜; 膜ドメイン構造; コレステロール; 膜融合; 細胞内分子移動; 膜ドメイン形成; SNARE; イオンチャネル; カリウムチャネル

To gain insight into structure-function relationship of Kv channel and other physiological issues, molecular dynamics(MD) simulations were conducted. Atomistic details regarding Kv channel closing mechanism were revealed. We also applied coarse-grained MD simulations to curved membranes, in particular, hemifusion-mimicking membrane systems. The latter analysis showed that lipids with a high degree of negative spontaneous curvature tend to be enriched at the junction of the bilayers that is highly curved. We also showed that cholesterol-dependent formation of lipid microdomains proceeds under strong influence of membrane curvature. The possibility that such curvature dependent localization of microdomains may contribute to the intracellular lipid sorting was discussed.

为了深入了解KV通道和其他生理问题的结构功能关系，进行了分子动力学（MD）模拟。有关KV通道关闭机制的原子细节。我们还将粗粒度MD模拟应用于弯曲的膜，尤其是模拟半缩合的膜系统。后一个分析表明，高度自发曲率的脂质往往会在高度弯曲的双层的连接处富集。我们还表明，在膜曲率的强大影响下，脂质微区域的胆固醇依赖性形成进行。讨论了这种曲率依赖性微区域的定位可能有助于细胞内脂质分选的可能性。