Гомологическое моделирование канала ASIC3 (rat) по рентгеновской структуре канала ASIC1a (chicken)

Протон-активируемые ионные каналы (ASICs) широко экспрессированы в нервной системе позвоночных. ASICs – потенциал-независимые катионные каналы входящие в суперсемейство эпителиальных натриевых каналов (ENaC/Deg). 

Основным экспериментальным методом получения структуры белка является рентгеноструктурный анализ, однако для многих ионных каналов на данный момент не получены структуры высокого разрешения. Однако возможно решение подобной задачи теоретическими методами, в частности - моделированием по гомологии. Получение подробной структуры ASIC3 – ключ к построению экспериментальной работы, в том числе для поиска новых лигандов – потенциальных фармакологических агентов. В работе был применён подход гомологического моделирования для создания модели ASIC3 по рентгеновской структуре ASIC1a. Оптимизация модели проводилась при помощи метода Монте-Карло с минимизацией, при котором каждая следующая конформация молекулы определяется не путём решения уравнений Ньютона, а как результат случайного процесса. Суть этого подхода состоит в сочетании случайных бросков конформации с последующим градиентным спуском в ближайший энергетический минимум. 

Процент идентичности между последовательностями составил 48,2%. Подобный результат позволяет говорить о том, что каналы гомологичны, и структуры ASIC1a можно использовать в качестве шаблона. Для анализа построенной модели замерялись расстояния между углеродами основной цепи шаблона и оптимизированной модели. Среднеквадратичное отклонение по всей модели составило 0.93, при этом наибольшие различия наблюдаются в петлевых областях и на концевых участках субъединиц. Также для верификации модели проводилось сопоставление с экспериментальными данными. Так, в модели воспроизводится экспериментально обнаруженный солевой мостик между остатками D107 и R161.