Вплив поліфенольних сполук на взаємодію амілоїдних фібрил з білками: молекулярний докінг та молекулярно-динамічне моделювання

Abstract

За допомогою молекулярного докінгу в HDOCK та молекулярно- динамічного моделювання у GROMACS досліджено вплив 7 поліфенолів (галової кислоти, саліцилової кислоти, куркуміну (кето- та енольної форм), кверцетину, ресвератолу і сезаміну) на зв’язування нативних функціональних білків альбуміну та інсуліну з амілоїдними фібрилами Абета-пептиду, однотриптофанового мутанту М3 фрагменту 1-83 аполіпопротеїну АI (1–83/G26R/W@8) та інсуліну. Показано, що практично всі поліфеноли (крім сезаміну), а найчастіше – галова та саліцилова кислоти, можуть дестабілізувати принаймні один білок-фібрильний комплекс. Даний ефект поліфенолів було найчастіше зумовлено зниженням кількості нековалентних зв’язків, сформованих між білком та фібрилами, завдяки витісненню нативного білка на інший сайт зв’язування на амілоїдній фібрилі або завдяки формуванню зв’язків поліфенолів з амінокислотними залишками функціонального білка, які також беруть участь у формуванні контактів з фібрилярними агрегатами. Продемонстровано, що галова кислота призводить до більшої дестабілізації комплексу нативного інсуліну з фібрилами інсуліну, ніж саліцилова, через вищі значення середньоквадратичного відхилення остову, радіусу інерції, найнижчу кількість β-тяжів амілоїдних фібрил, що залишилися після 10 нс моделювання, а також – завдяки значній стабілізації спіральної структури амінокислотних залишків CYS7A та ASN18A інсуліну. The effect of 7 polyphenols (gallic acid, salicylic acid, curcumin (keto- and enol forms), quercetin, resveratrol, and sesamin) on the binding of native functional proteins albumin and insulin to amyloid fibrils of Abeta-peptide, single Trp variant M3 of apolipoprotein A-I 1-83 fragment (1–83/G26R/W@8), and insulin was investigated using molecular docking in HDOCK and molecular dynamics simulation in GROMACS. It appeared that almost all polyphenols (except sesamin), and most often gallic and salicylic acids, can destabilize at least one protein-fibril complex. This effect of polyphenols was predominantly result from a decrease in the number of noncovalent protein-fibril bonds due to the displacement of the native protein to another binding site on the amyloid fibril or due to the formation by the polyphenol noncovalent bonds with amino acid residues of the functional protein, which were also involved in the protein-fibril binding. Gallic acid was shown to induce a greater destabilization of the complex of native insulin with insulin fibrils than salicylic acid, due to higher values of the root mean square deviation of the backbone, the radius of inertia, the lowest number of β-strands of amyloid fibrils remaining after 10 ns of simulation, and finally, due to the significant stabilization of the helical structure of the amino acid residues CYS7A and ASN18A of insulin.