Влияние мутации в каталитическом сайте на форму и механику протофиламентов тубулина

Альфа-бета-гетеродимеры белков тубулина являются основными строительными блоками микротрубочек – ключевых биополимеров, формирующих одну из главных систем цитоскелета клетки. Детальное изучение свойств этих строительных блоков, а также их изменений под влиянием точечных мутаций, способствует более глубокому пониманию физиологических и патологических процессов, связанных с цитоскелетом. В данной работе представлен анализ влияния точечной мутации E254N в каталитическом сайте $\alpha$-тубулина на изгибные конформации тетрамеров рекомбинантного тубулина человека с использованием методов молекулярной динамики. Модели были построены на основе данных криоэлектронной микроскопии высокого разрешения, что позволило реконструировать трехмерную структуру тетрамеров как дикого типа, так и с мутацией. На основе проведенных расчетов установлено, что основным отличием между тубулином дикого типа и мутантным является направление равновесного изгиба протофиламентов, тогда как амплитуда изгиба, скручивания и связанные с ними жесткости остаются практически неизменными. Мы предполагаем, что обнаруженные различия в направлениях изгиба могут быть связаны с наклонами протофиламентов в микротрубочках, что согласуется с ранее опубликованными данными криоэлектронной микроскопии и позволяет лучше понять принципы, лежащие в основе возникновения полимерной структуры микротрубочек из свойств отдельных строительных блоков.