Abstrakt
Explicit solvent molecular dynamics simulations were performed in this study to investigate and discuss several aspects of the influence of the properties of water on the working cycle of a molecular motor from the kinesin superfamily. The main objects of attention were: the binding of the neck linker and the association of the kinesin and the tubulin. The docking of the neck linker is considered a crucial event during the working cycle and is said to be the one that contributes to propelling the motor forward. Herein, it is demonstrated that the solvent contributes to the force-generating mechanism of the motor—the absolute value of the force generated by the linker depends on the properties of the solvent. The force can also depend on the instantaneous conformation of the protein. Our results show that the force may not be strictly the same during every step, as well as during the whole process of the docking, but we checked that even the smaller forces measured by us were big enough to propel the kinesin head along the protofilament with the required speed. It is also shown that the dynamics of the process of approach of the kinesin to its binding site on the microtubule track changes rapidly as the proteins come closer. The influence of the properties of interfacial water on the kinetics of this process is discussed here.
Cytowania
-
2
CrossRef
-
0
Web of Science
-
2
Scopus
Autorzy (2)
Cytuj jako
Pełna treść
- Wersja publikacji
- Accepted albo Published Version
- Licencja
- Copyright (AIP Publishing)
Słowa kluczowe
Informacje szczegółowe
- Kategoria:
- Publikacja w czasopiśmie
- Typ:
- artykuł w czasopiśmie wyróżnionym w JCR
- Opublikowano w:
-
JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS
nr 148,
wydanie 23,
strony 1 - 16,
ISSN: 0021-9606 - Język:
- angielski
- Rok wydania:
- 2018
- Opis bibliograficzny:
- Kuffel A., Szałachowska M.: The significance of the properties of water for the working cycle of the kinesin molecular motor// JOURNAL OF CHEMICAL PHYSICS. -Vol. 148, iss. 23 (2018), s.1-16
- DOI:
- Cyfrowy identyfikator dokumentu elektronicznego (otwiera się w nowej karcie) 10.1063/1.5020208
- Bibliografia: test
-
- W. O. Hancock, Biophys. J. 110, 1216 (2016). otwiera się w nowej karcie
- A. Yildiz, M. Tomishige, R. D. Vale, and P. R. Selvin, Science 303, 676 (2004). otwiera się w nowej karcie
- F. J. Kull and S. A. Endow, J. Cell Sci. 115, 15 (2002). otwiera się w nowej karcie
- B. J. Grant, D. M. Gheorghe, W. Zheng, M. Alonso, G. Huber, M. Dlugosz, J. A. McCammon, and R. A. Cross, PLoS Biol. 9, e1001207 (2011). otwiera się w nowej karcie
- L. Li, J. Alper, and E. Alexov, Sci. Rep. 6, 23249 (2016). otwiera się w nowej karcie
- Y. Levy and J. N. Onuchic, Annu. Rev. Biophys. Biomol. Struct. 35, 389 (2006). otwiera się w nowej karcie
- M. Ahmad, W. Gu, T. Geyer, and V. Helms, Nat. Commun. 2, 261 (2011). otwiera się w nowej karcie
- S. H. Chong and S. Ham, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 109, 7636 (2012). otwiera się w nowej karcie
- P. Liu, X. Huang, R. Zhou, and B. J. Berne, Nature 437, 159 (2005). otwiera się w nowej karcie
- P. W. Fenimore, H. Frauenfelder, B. H. McMahon, and R. D. Young, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 101, 14408 (2004). otwiera się w nowej karcie
- A. L. Tournier, V. Réat, R. Dunn, R. Daniel, J. C. Smith, and J. Finney, Phys. Chem. Chem. Phys. 7, 1388 (2005). otwiera się w nowej karcie
- V. Helms, ChemPhysChem 8, 23 (2007). otwiera się w nowej karcie
- P. Ball, Chem. Rev. 108, 74 (2008). otwiera się w nowej karcie
- A. Kuffel and J. Zielkiewicz, Phys. Chem. Chem. Phys. 14, 5561 (2012). otwiera się w nowej karcie
- X. Daura, A. E. Mark, and W. F. van Gunsteren, Comput. Phys. Commun. 123, 97 (1999). otwiera się w nowej karcie
- Z. Zhang and D. Thirumalai, Structure 20, 628 (2012). otwiera się w nowej karcie
- Y. Goldtzvik, Z. Zhang, and D. Thirumalai, J. Phys. Chem. B 120, 2071 (2015). otwiera się w nowej karcie
- B. E. Clancy, W. M. Behnke-Parks, J. O. Andreasson, S. S. Rosenfeld, and S. M. Block, Nat. Struct. Mol. Biol. 18, 1020 (2011). otwiera się w nowej karcie
- F. J. Kull and S. A. Endow, J. Cell Sci. 126, 9 (2013). otwiera się w nowej karcie
- S. Rice, A. W. Lin, D. Safer, C. L. Hart, N. Naber, B. O. Carragher, S. M. Cain, E. Pechatnikova, E. M. Wilson-Kubalek, M. Whittaker, E. Pate, R. Cooke, E. W. Taylor, R. A. Milligan, and R. D. Vale, Nature 402, 778 (1999). otwiera się w nowej karcie
- S. M. Block, Biophys. J. 92, 2986 (2007). otwiera się w nowej karcie
- S. Rice, Y. Cui, C. Sindelar, N. Naber, M. Matuska, R. Vale, and R. Cooke, Biophys. J. 84, 1844 (2003). otwiera się w nowej karcie
- W. Hwang, M. J. Lang, and M. Karplus, Structure 16, 62 (2008). otwiera się w nowej karcie
- W. R. Hesse, M. Steiner, M. L. Wohlever, R. D. Kamm, W. Hwang, and M. J. Lang, Biophys. J. 104, 1969 (2013). otwiera się w nowej karcie
- S. K. Lakkaraju and W. Hwang, Biophys. J. 101, 1105 (2011). otwiera się w nowej karcie
- H. Yan-Bin, P. Zhang, Z. Hui, A. Li, K. De-Xin, and J. Qing, Chin. Phys. Lett. 26, 078701 (2009). otwiera się w nowej karcie
- N. J. Carter and R. A. Cross, Nature 435, 308 (2005). otwiera się w nowej karcie
- D. L. Ermak and J. A. McCammon, J. Chem. Phys. 69, 1352 (1978). otwiera się w nowej karcie
- A. Kuffel and J. Zielkiewicz, Phys. Chem. Chem. Phys. 15, 4527 (2013). otwiera się w nowej karcie
- A. Kuffel, Phys. Chem. Chem. Phys. 19, 5441 (2017). otwiera się w nowej karcie
- I. Bahar, T. R. Lezon, A. Bakan, and I. H. Shrivastava, Chem. Rev. 110, 1463 (2010). otwiera się w nowej karcie
- A. Kuffel and J. Zielkiewicz, Phys. Chem. Chem. Phys. 17, 6728 (2015). otwiera się w nowej karcie
- D. A. Case, T. A. Darden, T. E. Cheatham III, C. L. Simmerling, J. Wang, R. E. Duke, R. Luo, M. Crowley, R. C. Walker, W. Zhang, K. M. Merz, B. Wang, S. Hayik, A. Roitberg, G. Seabra, I. Kolossváry, K. F. Wong, F. Paesani, J. Vanicek, X. Wu, S. R. Brozell, T. Steinbrecher, H. Gohlke, L. Yang, C. Tan, J. Mongan, V. Hornak, G. Cui, D. H. Mathews, M. G. Seetin, C. Sagui, V. Babin, and P. A. Kollman, AMBER 10 (University of California, San Francisco, 2008). otwiera się w nowej karcie
- D. A. Case, T. A. Darden, T. E. Cheatham III, C. L. Simmerling, J. Wang, R. E. Duke, R. Luo, R. C. Walker, W. Zhang, K. M. Merz, B. Roberts, S. Hayik, A. Roitberg, G. Seabra, J. Swails, A. W. Götz, I. Kolossváry, K. F. Wong, F. Paesani, J. Vanicek, R. M. Wolf, J. Liu, X. Wu, S. R. Brozell, T. Steinbrecher, H. Gohlke, Q. Cai, X. Ye, J. Wang, M.-J. Hsieh, G. Cui, D. R. Roe, D. H. Mathews, M. G. Seetin, R. Salomon-Ferrer, C. Sagui, V. Babin, T. Luchko, S. Gusarov, A. Kovalenko, and P. A. Kollman, AMBER 12. Reference Manual (University of California, San Francisco, 2012). otwiera się w nowej karcie
- Y. Duan, C. Wu, S. Chowdhury, M. C. Lee, G. M. Xiong, W. Zhang, R. Yang, P. Cieplak, R. Luo, T. Lee, J. Caldwell, J. M. Wang, and P. Kollman, J. Comput. Chem. 24, 1999 (2003). otwiera się w nowej karcie
- F. J. Kull, E. P. Sablin, R. Lau, R. J. Fletterick, and R. D. Vale, Nature 380, 550 (1996). otwiera się w nowej karcie
- C. V. Sindelar, M. J. Budny, S. Rice, N. Naber, R. Fletterick, and R. Cooke, Nat. Struct. Biol. 9, 844 (2002). otwiera się w nowej karcie
- J. Löwe, H. Li, K. H. Downing, and E. Nogales, J. Mol. Biol. 313, 1045 (2001). otwiera się w nowej karcie
- C. V. Sindelar and K. H. Downing, J. Cell Biol. 177, 377 (2007). otwiera się w nowej karcie
- F. J. Fourniol, C. V. Sindelar, B. Amigues, D. K. Clare, G. Thomas, M. Perderiset, F. Francis, A. Houdusse, and C. A. Moores, J. Cell Biol. 191, 463 (2010). otwiera się w nowej karcie
- A. Kuffel and J. Zielkiewicz, Phys. Chem. Chem. Phys. 18, 4881 (2016). otwiera się w nowej karcie
- H. J. C. Berendsen, J. R. Grigera, and T. P. Straatsma, J. Phys. Chem. 91, 6269 (1987). otwiera się w nowej karcie
- Schrödinger, LLC, The PyMOL molecular graphics system, version 1.8.
- E. J. Sorin, Y. M. Rhee, M. R. Shirts, and V. S. Pande, J. Mol. Biol. 356, 248 (2006). otwiera się w nowej karcie
- A. Dorleans, B. Gigant, R. B. G. Ravelli, P. Mailliet, V. Mikol, and M. Knossow, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 106, 13775 (2009). otwiera się w nowej karcie
- S. Lakämper and E. Meyhöfer, Biophys. J. 89, 3223 (2005). otwiera się w nowej karcie
- S. Lakämper and E. Meyhöfer, J. Muscle Res. Cell Motil. 27, 161 (2006). otwiera się w nowej karcie
- B. L. Welch, Biometrika 34, 28 (1947). otwiera się w nowej karcie
- M. W. Fagerland and L. Sandvik, Contemp. Clin. Trials 30, 490 (2009). otwiera się w nowej karcie
- R Core Team, R: A Language and Environment for Statistical Computing (R Foundation for Statistical Computing, Vienna, Austria, 2016).
- J. D. Hunter, Comput. Sci. Eng. 9, 90 (2007). otwiera się w nowej karcie
- Y. Z. Geng, T. Li, Q. Ji, and S. Yan, Cell. Mol. Bioeng. 7, 99 (2014). otwiera się w nowej karcie
- M. Cho, G. R. Fleming, S. Saito, I. Ohmine, and R. M. Stratt, J. Chem. Phys. 100, 6672 (1994). otwiera się w nowej karcie
- A. Idrissi, F. Sokolić, and A. Perera, J. Chem. Phys. 112, 9479 (2000). otwiera się w nowej karcie
- A. Idrissi and P. Damay, J. Non-Cryst. Solids 352, 4486 (2006). otwiera się w nowej karcie
- A. B. Kolomeisky and M. E. Fisher, Annu. Rev. Phys. Chem. 58, 675 (2007). otwiera się w nowej karcie
- A. Yildiz and P. R. Selvin, Trends Cell Biol. 15, 112 (2005). otwiera się w nowej karcie
- K. J. Mickolajczyk, N. C. Deffenbaugh, J. O. Arroyo, J. Andrecka, P. Kukura, and W. O. Hancock, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 112, E7186 (2015). otwiera się w nowej karcie
- H. Isojima, R. Iino, Y. Niitani, H. Noji, and M. Tomishige, Nat. Chem. Biol. 12, 290 (2016). otwiera się w nowej karcie
- V. Bormuth, V. Varga, J. Howard, and E. Schäffer, Science 325, 870 (2009). otwiera się w nowej karcie
- V. Bormuth, V. Varga, J. Howard, and E. Schäffer, Proc. SPIE 7762, 776208 (2010). otwiera się w nowej karcie
- P. Ball, ChemPhysChem 9, 2677 (2008). otwiera się w nowej karcie
- C. Hyeon and J. N. Onuchic, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 104, 2175 (2007). otwiera się w nowej karcie
- A. Kuffel and J. Zielkiewicz, J. Phys. Chem. B 116, 12113 (2012). otwiera się w nowej karcie
- Źródła finansowania:
- Weryfikacja:
- Politechnika Gdańska
wyświetlono 91 razy