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同种连接蛋白 26 和连接蛋白 30 通道的分子动力学研究渗透途径。

Permeation pathway of homomeric connexin 26 and connexin 30 channels investigated by molecular dynamics.

机构信息

Department of Physics and Astronomy G.Galilei, University of Padua, 35129 Padua, Italy.

出版信息

J Biomol Struct Dyn. 2012;29(5):985-98. doi: 10.1080/073911012010525027.

Abstract

Mutations in the genes GJB2 and GJB6 encoding human connnexin26 (hCx26) and connexin30 (hCx30), respectively, are the leading cause of non-syndromic prelingual deafness in several human populations. In this work, we exploited the high degree (77%) of sequence similarity shared by hCx26 and hCx30 to create atomistic models of homomeric hCx26 and hCx30 connexons starting from the X-ray crystallographic structure of an intercellular channel formed by hCx26 protomers at 3.5-å resolution. The equilibrium dynamics of the two protein complexes was followed for 40 ns each by Molecular Dynamics (MD) simulations. Our results indicate that, in hCx26, positively charged Lys41 residues establish a potential barrier within the fully open channel, hindering ion diffusion in the absence of an electrochemical gradient. A similar role is played, in hCx30, by negatively charged Glu49 residues. The different position and charge of these two ion sieves account for the differences in unitary conductance observed experimentally. Our results are discussed in terms of present models of voltage gating in connexin channels.

摘要

基因突变 GJB2 和 GJB6 编码人类连接蛋白 26(hCx26)和连接蛋白 30(hCx30),分别是几个人类群体中非综合征性先天性耳聋的主要原因。在这项工作中,我们利用 hCx26 和 hCx30 之间高度的序列相似性(77%),从 X 射线晶体结构出发,创建了同型 hCx26 和 hCx30 连接子的原子模型,该结构由 3.5-å 分辨率的 hCx26 原聚体形成的细胞间通道。通过分子动力学(MD)模拟,对这两个蛋白质复合物的平衡动力学分别进行了 40ns 的跟踪。我们的结果表明,在 hCx26 中,带正电荷的 Lys41 残基在完全开放的通道内建立了一个势能障碍,阻碍了离子在没有电化学梯度的情况下扩散。在 hCx30 中,同样的作用由带负电荷的 Glu49 残基发挥。这两个离子筛的不同位置和电荷解释了实验中观察到的单通道电导的差异。我们的结果根据连接蛋白通道电压门控的现有模型进行了讨论。

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