Numeriske simuleringer afslører, hvordan proteinfunktionen påvirkes af dets naturligt overbelastede miljø

Proteiner eksisterer ikke isoleret i celler, men opholder sig snarere i et meget overfyldt og dynamisk miljø. At forstå, hvordan dette miljø påvirker proteinstruktur og funktion, er en grundlæggende udfordring i biofysik. Her bruger vi omfattende simuleringer af atomistisk molekylær dynamik og beregninger af fri energi til at undersøge, hvordan det naturligt overfyldte miljø i en celle påvirker strukturen, den interne dynamik og funktionen af ​​et prototypisk protein, RNase H. Vores simuleringer viser, at det overfyldte miljø komprimerer proteinstruktur, hvilket fører til en mere ordnet og stiv proteinkonformation. Denne komprimering manifesterer sig i øgede rygrads- og sidekædeordensparametre og reducerede interne proteinudsving. Ydermere ændrer den reducerede dynamik af RNase H i det overfyldte miljø betydeligt dets konformationelle landskab, hvilket påvirker populationerne og fri energiforskelle i forskellige funktionelle undertilstande. Disse resultater giver atomistisk indsigt i indflydelsen af ​​cellulær crowding på proteinstruktur og dynamik, hvilket understreger vigtigheden af ​​at overveje det cellulære miljø, når man studerer proteinfunktion.