Conformational Sampling of Enzyme dynamics: Triosephosphate Isomerase

Abstract

Triosephosphat Isomerase ist ein Enzym, welches fü die glykolytische Interkonversion von Dihydroxyacetonephosphat zu Glyceraldehyde-3-phosphat zuständig ist. TIM ist ein Dimer und jedes Monomer besteht aus 249 Aminosäuren. Das aktive Zentrum besteht aus drei verschiedenen Schleifen Loop-6, 7 und schleifenförmigen Loop-8. Basierend auf Loop-6-und Loop-7 Konformation wir beschreiben das Enzym als Open TIM und Closed TIM. Verschiedene NMR, Röntgenkristallographie und QM / MM Simulationstechniken haben Einblicke in einzelne Ereignisse eines, im Wesentlichen, dynamischen Prozesses. Mittels Mikrosekunde-langer atomistischen MD Simulationen untersuchten wir die Konformationsänderungen von zwei getrennten Schleifen (Loop-6 und Loop-7), welche die aktiven Stelle umwickeln, in Gegenwart von natürlichem Substrat, Reaktionszwischenprodukten und Inhibitor-Molekülen. Unsere Untersuchungen haben ergeben, dass loop-6 offene und geschlossene Konformationen sowohl Apo- als auch Holo TIM Strukturen bemustern. Wir beobachten auch, dass die Loop-6 N-Terminus und C-Terminus unabhängig sind. In unseren Simulationen haben wir auch festgestellt, dass Rückgrat Diederwinkel der Schleife-7 Rückstände G210 (G210-phi, G210-psi) und G211 (G211-phi) offenen und geschlossenen Zuständen sowohl Apo-und Holo TIM Strukturen bemustern. Dagegen Rückgrat Diederwinkel von G211 (G211-psi) und S212 (S212-phi) nehmen die geschlossene Konformation an nur wenn das Ligandenmolekül an das aktive Zentrum gebunden ist. Wie in der Kette-B 1R2R der Kristallstrukturen beobachtet, beobachten wir auch, dass Wassermoleküle auch Flip G211-psi und S212-phi Diederwinkel in geschlossene Konformation initiieren können.