Дипломы, курсовые, рефераты, контрольные...
Срочная помощь в учёбе

Сравнительный анализ свойств мембранных белков бактериородопсина и сенсорного родопсина II. Исследование методом компьютерного моделирования

Диссертация: Сравнительный анализ свойств мембранных белков бактериородопсина и сенсорного родопсина II. Исследование методом компьютерного моделирования
ДиссертацияПомощь в написанииУзнать стоимостьмоей работы

Для бактериородопсина было выполнено моделирование при помощи молекулярной динамики его основного (G) и ключевого из промежуточных (М) состояний. Были исследованы распределения и динамика молекул воды внутри белка в обоих состояниях. На основании полученных распределений были построены цепочки водородных связей, соединяющие ключевые группы внутри белка с водным окружением вокруг него… Читать ещё >

Содержание

  • ф
  • Введение
  • Глава 1. Литературный обзор
    • 1. 1. Функциональная роль белков bR и SRII
    • 1. 2. Транспорт протона
    • 1. 3. Структура бактериородопсина
      • 1. 3. 1. Фотоцикл
        • 1. 3. 1. 1. К и L состояния
        • 1. 3. 1. 2. Ml, М2 и MN состояния
        • 1. 3. 1. 3. N и О состояния
    • 1. 4. Трансмембранные сигнальные белки
      • 1. 4. 1. Структура NpSRII/NpHtrll комплекса
    • 1. 5. Методы получения пространственной структуры белков
      • 1. 5. 1. Электронная и рентгеновская кристаллография
      • 1. 5. 2. Нейтронная дифракция и неупругое рассеяние
      • 1. 5. 3. ЯМР спектроскопия
      • 1. 5. 4. Другие методы
    • 1. 6. Динамика молекул воды в белках
    • 1. 7. Методы компьютерного моделирования
    • 1. 8. Краткая формулировка целей и подходов диссертационного исследования
  • Глава 2. Материалы и методы
    • 2. 1. Силовые поля
      • 2. 1. 1. Простая модель силового поля
        • 2. 1. 1. 1. Типы атомов
        • 2. 1. 1. 2. Растяжение связей
        • 2. 1. 1. 3. Колебания углов
        • 2. 1. 1. 4. Вращательные движения
        • 2. 1. 1. 5. Ложные вращения и движения вне плоскости
        • 2. 1. 1. 6. Непарные взаимодействия. Электростатика
        • 2. 1. 1. 7. Точечные заряды
        • 2. 1. 1. 8. Параметризация зарядов для больших систем
        • 2. 1. 1. 9. Поляризация
        • 2. 1. 1. 10. Взаимодействия ван-дер-Ваальса
        • 2. 1. 1. 11. Водородные связи
        • 2. 1. 1. 12. Силовые поля для объединенных атомов
      • 2. 1. 2. Модели воды
      • 2. 1. 3. Неявно заданные водное окружение и мембрана
      • 2. 1. 4. Производные для функции энергии в молекулярной механике
    • 2. 2. Статистическая механика и термодинамика
      • 2. 2. 1. Статистические ансамбли в моделировании
    • 2. 3. Вычисление термодинамических параметров системы
      • 2. 3. 1. Внутренняя энергия
      • 2. 3. 2. Теплоемкость
      • 2. 3. 3. Давление
        • 2. 3. 3. 1. Вывод выражения вириапа реального газа
      • 2. 3. 4. Температура
      • 2. 3. 5. Радиальная функция распределения."
    • 2. 4. Уравнение Пуассона-Больцмана
      • 2. 4. 1. Сеточное уравнение Пуассона-Больцмана
      • 2. 4. 2. Вычисление энергии сольватации и энергии связывания при помощи уравнения Пуассона-Больцмана
    • 2. 5. Алгоритмы минимизации структуры
      • 2. 5. 1. Метод быстрейшего спуска
      • 2. 5. 2. Метод сопряженных градиентов
    • 2. 6. Обзор метода МД
      • 2. 6. 1. Механика Ньютона и численное интегрирование
      • 2. 6. 2. Связи
      • 2. 6. 3. Статистические ансамбли в МД
      • 2. 6. 4. Динамика при постоянной температуре
        • 2. 6. 4. 1. Методы шкалирования температур. Термостат Берендсена
        • 2. 6. 4. 2. Термостат Нозе-Хувера
        • 2. 6. 4. 3. Цепи термостатов Нозе-Хувера
        • 2. 6. 4. 4. Нагревание системы на границе
      • 2. 6. 5. Динамика при постоянном давлении
        • 2. 6. 5. 1. Методы шкалирования давления. Алгоритм Берендсена
        • 2. 6. 5. 2. Алгоритм Нозе
      • 2. 6. 6. Дальние взаимодействия
        • 2. 6. 6. 1. Метод суммирования Эвальда
      • 2. 6. 7. Периодические условия на границе.£
      • 2. 6. 8. Равновесные характеристики системы
    • 2. 7. Подготовка системы для моделирования
      • 2. 7. 1. Подготовка белка
      • 2. 7. 2. Недостающие основания
      • 2. 7. 3. Подготовка олигомеров
      • 2. 7. 4. Протонирование перезаряжаемых групп и мутации
      • 2. 7. 5. Солевые мостики
      • 2. 7. 6. Параметризация новых молекул
      • 2. 7. 7. Учет воды внутри структуры
      • 2. 7. 8. Граничные условия
      • 2. 7. 9. Подготовка мембраны
      • 2. 7. 10. Подготовка водного окружения
    • 2. 8. Анализ Нормальных Мод
      • 2. 8. 1. Вычисление В-факторов
      • 2. 8. 2. Проекция нормальных мод
      • 2. 8. 3. Квази-гармоническое приближение
      • 2. 8. 4. Переход между несколькими конформациями
    • 2. 9. Анализ пространственной структуры белка
      • 2. 9. 1. Лучшее наложение структур друг на друга
      • 2. 9. 2. Определение поверхности белка
      • 2. 9. 3. Вода внутри белка
        • 2. 9. 3. 1. Первый алгоритм
        • 2. 9. 3. 2. Второй алгоритм
      • 2. 9. 4. Анализ цепочек водородных связей
      • 2. 9. 5. Анализ молекул воды
    • 2. 10. Структуры.&bdquo
      • 2. 10. 1. Анализ и сравнение структур бактериородопсина
      • 2. 10. 2. Анализ и сравнение структур сенсорного родопсина II
  • Глава 3. МД исследование механизма транспорта протонов в bR
    • 3. 1. Мономер
      • 3. 1. 1. Подготовка структуры
      • 3. 1. 2. Молекулярная динамика и вычислительные алгоритмы
      • 3. 1. 3. Стабильность структуры
      • 3. 1. 4. Анализ данных
    • 3. 2. Тример
      • 3. 2. 1. Подготовка структуры
      • 3. 2. 2. Молекулярная динамика и вычислительные алгоритмы
      • 3. 2. 3. Стабильность структуры
      • 3. 2. 4. Анализ данных
        • 3. 2. 4. 1. Динамика молекул воды
        • 3. 2. 4. 2. Распределение молекул воды
        • 3. 2. 4. 3. Цепи водородных связей
    • 3. 3. Сравнение результатов мономер/тример и
  • выводы
    • 3. 3. 1. Стабильность структуры
    • 3. 3. 2. Количество, распределение и динамика внутренних молекул воды
    • 3. 3. 3. Цепочки водородных связей
    • 3. 4. Новые данные, полученные при помощи использованных методов
    • 3. 5. Границы применимости используемых методов
    • 3. 6. Перспективы развития метода
  • Глава 4. Исследование комплекса NpSRII с NpHtrll
    • 4. 1. Энергия связывания NpSRII с NpHtrll в липидной мембране
      • 4. 1. 1. Система для моделирования
      • 4. 1. 2. Вычисление энергии связывания
    • 4. 2. Вычисление нормальных мод для комплекса NpSRII с NpHtrll
      • 4. 2. 1. Система для моделирования
      • 4. 2. 2. Вычисление нормальных мод
        • 4. 2. 2. 1. Движение конца спирали Htrll
        • 4. 2. 2. 2. Сравнение нормальных мод основного состояния с вектором смещения из основного в промежуточное состояние
    • 4. 3. Новые данные, полученные при помощи использованных методов
    • 4. 4. Границы применимости используемых методов
    • 4. 5. Перспективы развития метода

Сравнительный анализ свойств мембранных белков бактериородопсина и сенсорного родопсина II. Исследование методом компьютерного моделирования (реферат, курсовая, диплом, контрольная)

Органические соединения, из которых построены все организмы, присущи лишь 0 живой природе и в современных земных условиях являются продуктами только биологической активности. Эти соединения, называемые биомолекулами, играют роль строительных блоков при образовании биологических структурони были отобраны в ходе биологической эволюции благодаря пригодности к выполнению строго определенных функций в живых клетках. Во всех организмах эти соединения одинаковы и выполняют одни и те же функции. Для своей работы клетки должны уметь запасать и преобразовывать энергию. Основным переносчиком энергии в клетках являются молекулы АТФ, которые расщепляются до АДФ с выделением энергии. Синтез АТФ возможен при помощи мембранного белка АТФ синтетазы, который для своей работы использует электрохимический градиент на мембране. Этот градиент, в свою очередь, в некоторых бактериях создается мембранным белком бактериородопсином, который является простейшим биологическим преобразователем световой энергии в электрохимическую.

В процессе эволюции клетки научились реагировать на внешнюю среду. На внешней поверхности их мембран появились специфические распознающие участки, функции которых состоят в распознавании определенных молекулярных ^ сигналов. Эти сигналы могут быть достаточно разными и иметь разную природу. Так, в случае хемотаксиса, клетки «чувствуют» градиент химического вещества и реагируют на него, изменяя направление своего движения. В процессе фототаксиса клетки реагируют на изменение освещенности падающего света. В 1985 году был открыт новый рецептор фототаксиса, который оказался белком гомологичным бак-териородопсину и получил название сенсорного родопсина. Этот белок улавливает квант падающего света и передает сигнал на связанный с ним двуспиральный трансмембранный белок, называемый трансдьюсером, который, в свою очередь, передает сигнал к бактериальным моторам.

Актуальность-.

Основой для изучения свойств и понимания функционирования биологических объектов является их структура. Однако, несмотря на обилие структур высокого разрешения основного состояния бактериородопсина, детальный механизм работы ^ ретиналь содержащих белков, а для сенсорного родопсина и механизм в целом, до 4 сих пор остается непонятным. Кристаллографические данные дают статическую информацию о структуре белка. Более того, кристаллографические структуры не являются полными. Это связано с тем, что данные усредняются в течении времени сбора информации, и конечная структура представляет собой среднее положение только тех атомов, которые достаточно фиксированы в белке. Так, подвижные молекулы воды в цитоплазматической и внутриклеточной частях белка остаются неразрешенными. «Невидимые» рентгеноструктурным анализом части белка, включая молекулы воды, могут играть ключевую роль в его функционировании. Кроме того, известно что для осуществления определенных функций динамика макромолекул может быть так же важна, как и их структура. Таким образом, дополнительная информация к кристаллографическим данным о структуре и динамике является весьма необходимой для успешного понимания их функционирования. Она может быть получена как при помощи некоторых экспериментальных методик, таких как спектроскопия ЯМР, так и используя методы компьютерного моделирования. В последнее время широкое распространение получили методы молекулярной динамики. Это связано с возросшими компьютерными мощностями, которые на настоящий момент уже позволяют моделировать процессы в достаточно крупных молекулярных системах (до миллиона атомов) с характерными временами до 1−10 наносекунд.

Основными целями настоящей работы являлись изучение механизмов транспорта протона в бактериородопсине и трансмембранной передачи сигнала комплексом сенсорного родопсина при помощи методов компьютерного моделирования: молекулярной динамики и анализа нормальных мод.

Также изучались вопросы, относящиеся к динамике этих белков.

Основные результаты работы:

Для бактериородопсина было выполнено моделирование при помощи молекулярной динамики его основного (G) и ключевого из промежуточных (М) состояний. Были исследованы распределения и динамика молекул воды внутри белка в обоих состояниях. На основании полученных распределений были построены цепочки водородных связей, соединяющие ключевые группы внутри белка с водным окружением вокруг него, и проанализирован возможный транспорт протона вдоль этих цепочек. Были найдены дополнительные молекулы воды в структуре белка, невидимые в кристаллографических структурах, которые играют важную роль в образовании сети водородных связей.

Для проверки гипотезы о трансмембранной передаче сигнала хемои фото рецепторами при помощи поступательных коллективных движений альфа-спиралей в настоящей работе была исследована равновесная динамика комплекса сенсорного родопсина И. Также для этого комплекса была сделана оценка электростатического вклада в свободную энергию связывания комплекса и показана важная роль электростатики в стабильности структуры.

Научная новизна работы:

В данной работе впервые были изучены основное и М состояния бактериородопсина и проведен их сравнительный анализ. Также было показано, что динамика бактериородопсина отличается в мономерном и тримерном состояниях, что продемонстрировало важность окружения белка в мембране. Впервые было изучено М промежуточное состояние белка, что позволило получить новую информацию по механизму транспорта протона.

В настоящей работе предложены новые алгоритмы определения и определены внутренние молекулы воды, что позволило объяснить проводимость протона в ци-топлазматической части белка. Кроме того, было показано наличие молекул воды и ^ упорядоченных цепочек водородных связей во внутриклеточной части белка, что продемонстрировало возможность транспорта протона в этой части.

Впервые в М состоянии были обнаружены дополнительные молекулы воды, что позволило сформулировать новую гипотезу о возможном механизме транспорта протона в цитоплазматической части белка.

Кроме того, в данной работе предложен метод расчета нормальных мод для мембранного бежа. С его помощью в комплексе сенсорного родопсина II с трансдью-сером рассчитаны колебания молекулы.

Основываясь на известных структурах, были изучены коллективные движения в мембранной части комплекса и показано что альфа-спираль ТМ2 трансдьюсера, через которую передается сигнал в цитоплазму, обладает возможностью совершать колебания в направлении нормали мембраны с амплитудой 0.5−1 А и периодом 60 ps. Данный результат говорит в пользу гипотезы механизма трансмембранной передачи сигнала с помощью коллективных движений ТМ2 [1] и впервые позволяет оценить возможное характерное время передачи сигнала.

Практическая ценность работы: ^ Полученные результаты позволяют сформулировать новые эксперименты для изучения функционирования белка bR. В частности, показана важность нейтроно-структурного анализа в такого рода исследованиях.

Это может быть использовано для планирования будущих нейтронографических исследований структуры кристаллов по определению подвижных молекул воды на строящимся в США новом времяпролетном источнике нейтронов.

Разработанные методы и алгоритмы моделирования мембранных белков при помощи методов МД и НМА могут быть использованы при изучении широкого класса белков.

Апробаиия работы:

Основные положения работы и е результаты докладывались на следующих международных конференциях: «Workshop on Lipid-Protein Interaction», Гомадинген, Голландия, 26.03.2002; «COST D22 Workshop on Nanotechnologies of Membrane * Mimetic Systems» Грац, Австрия, 11.10.2002; «COST D22 Workshop on 'Protein-Lipid Interactions'», Мадрид, испания, 31.10.2003; «Workshop of Simulation of Protein-Lipid Interaction», Тулуза, Франция, 28.10.2004.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

A. Baumgaertner, М. Zuvic-Butorac and S. Grudinin, Recent results from computer simulations of membrane channels and pumps, Trans World Research, Recent Research Developments in Biophysics. Vol 2, 2003: 1−18.

A. Baumgaertner, S. Grudinin, J.-F. Gwan, J.-H. Lin, Molecular Dynamics Simulation of Membrane Proteins, NIC Symposium 2004, Proceedings, Dietrich Wolf, Gemot M' unster, Manfred Kremer (Editors), John von Neumann Institute for Computing, Jiilich, NIC Series, Vol. 20, ISBN 3−00−12 372−5. 2003: 365−375.

S. Grudinin, G. Buldt, V. Gordeliy and A. Baumgaertner. Water Molecules and Hydrogen-Bonded Networks in Bacteriorhodopsin — Molecular Dynamics Simulations of the Ground State and the M Intermediate, Biophys J. 2005; 88: 3252−3261.

G. Papadopoulos, S. Grudinin, D.L. Kalpaxis and T. Choli-Papadopoulou, Changes in the rate of poly (Phe) synthesis in E. coli ribosomes containing mutants of L4 ribosomal protein from Thermus thermophilus can be explained by structural changes in the pep-tidyltransferase center: A Molecular Dynamics Simulation analysis, BMC Molecular Biology in press.

Основные результаты работы состоят в следующем. Разработаны новые методы и алгоритмы определения, описания и характеристики динамики и распределения молекул воды внутри белковых молекул. Предложены методы вычисления нормальных мод для определения тепловых колебаний наибольшей амплитуды в мембранных белках.

Путем моделирования мембранного белка бактериородопсина мономера и три-мера основного и М-промежуточного состояний обнаружены новые детали структуры белка, не видимые экспериментально.

При вычислении и анализе нормальных мод комплекса SRII-Htrll были обнаружены колебания низкой частоты, отвечающие за переход между конформациями G—"М и за смещение спирали Htrll. Оказалось, что смещение данной спирали происходит поступательно в направлении нормали мембранБ. Амплитуда смещения равна 0.5−1 А для 1−20 первых нормальных мод. Это говорит о возможности поршнеобразного механизма передачи сигнала комплексом, а также указывает на колебания, которые нужно возбудить в сигнальном состоянии для больших смещений спирали Htrll.

Использование новых методик моделирования белковых систем позволило получить ряд принципиально новых результатов, касающихся деталей структуры и функционирования мембранных белков бактериородопсина и комплекса сенсорного родопсина П.

1. В молекулах бактериородопсина были найдены новые короткоживущие молекулы воды, не видимые на кристаллографических структурах.

2. Используя эти новые молекулы воды были построены цепи водородных связей, соединяющие различные основания внутри белка с его поверхностью и водным окружением.

3. При помощи построенных цепей водородных связей были указаны возможные пути транспорта протона во внеклеточной части белка.

4. Были найдены каналы для транспорта молекул воды внутрь белка в его цито-плазматической части.

5. При сравнении динамики бактериородопсина в мономерном и тримерном сот стояниях была выявлена важная роль белкового окружения, которая очень сильно влияет на его структуру и функцию.

6. Была показана важная роль электростатических взаимодействий в присоединении трансдьюсера Htrll к рецептору SRII.

7. Были посчитаны низшие нормальные моды колебаний комплекса SRII-Htrll и указан возможный механизм передачи сигнала этим комплексом.

8. Для комплекса SRII-Htrll была подтверждена гипотеза о поршнеобразном механизме передачи сигнала.

9. Для комплекса SRII-Htrll были найдены две моды, ответственные за смещение спирали Htrll и возможную передачу сигнала в сигнальном состоянии.

Диссертационная работа продемонстрировала новые возможности методов компьютерного моделирования в изучении функции белков и предсказании его новых свойств.

В заключении хочу выразить искреннюю благодарность своему научному руководителю к. ф, — м. н. В. И. Горделию за постановку задач, научное руководство и обсуждение материала, который изложен в диссертации. Проф. Г. Бюльдт и доц. А. Баумгертнер оказали неоценимую помощь в обсуждении материала и результатов работы.

Выражаю глубокую признательность Р. Ефремову, Р. Мухаметзянову и К. Вотя-кову за постоянные научные дискуссии и поддержку в ходе работы.

Глубоко признателен свои друзьям и коллегам из институтов Ш1−2 и Теория-П научного центра г. Юлиха за научное сотрудничество и поддержку.

Хочу поблагодарить сотрудников кафедры молекулярной биофизики МФТИ за прекрасную теоретическую подготовку и интерес к моей работе.

Показать весь текст

Список литературы

  1. Klare JP, VI Gordeliy, J Labahn, G Buldt, H Steinhoff, and M Engelhard (2004). The archaeal sensory rhodopsin II/transducer complex: a model for transmembrane signal transfer. FEBS Lett 564: 219−224.
  2. Spudich JL, CS Yang, KH Jung, and EN Spudich (2000). Retinylidene proteins: structures and functions from archaea to humans. Annu Rev Cell Dev Biol 16: 365 392.
  3. Sasaki J, and JL Spudich (2000). Proton transport by sensory rhodopsins and its modulation by transducer-binding. Biochim Biophys Acta 1460: 230−239.
  4. Stoeckenius W (1999). Bacterial rhodopsins: evolution of a mechanistic model for the ion pumps. Protein Sci 8: 447−459.
  5. Kamo N, К Shimono, M Iwamoto, and Y Sudo (2001). Photochemistry and photoinduced proton-transfer by pharaonis phoborhodopsin. Biochemistry (Mosc) 66: 1277−1282.
  6. Spudich JL (1998). Variations on a molecular switch: transport and sensory signalling by archaeal rhodopsins. Mol Microbiol 28: 1051−1058.
  7. Essen L (2002). Halorhodopsin: light-driven ion pumping made simple?. Curr Opin Struct Biol 12: 516−522.
  8. Spudich JL, and RA Bogomolni (1984). Mechanism of colour discrimination by a bacterial sensory rhodopsin. Nature 312: 509−513.
  9. Hoff WD, A Xie, IH Van Stokkum, XJ Tang, J Gural, AR Kroon, and KJ Hellingwerf (1999). Global conformational changes upon receptor stimulation in photoactive yellow protein. Biochemistry 38: 1009−1017.
  10. Hoff WD, KH Jung, and JL Spudich (1997). Molecular mechanism of photosignaling by archaeal sensory rhodopsins. Annu Rev Biophys Biomol Struct 26: 223−258.
  11. Quail PH (1998). The phytochrome family: dissection of functional roles and signalling pathways among family members. Philos Trans R Soc bond В Biol Sci 353: 1399−1403.
  12. Kort R, WD Hoff, M Van West, AR Kroon, SM Hoffer, KH Vlieg, W Crielaand, JJ Van Beeumen, and KJ Hellingwerf (1996). The xanthopsins: a new family of eubacterial blue-light photoreceptors. EMBOJ15: 3209−3218.
  13. Ahmad M, and AR Cashmore (1993). HY4 gene of A. thaliana encodes a protein with characteristics of a blue-light photoreceptor. Nature 366: 162−166.
  14. Huala E, PW Oeller, E Liscum, IS Han, E Larsen, and WR Briggs (1997). Arabidopsis NPH1: a protein kinase with a putative redox-sensing domain. Science 278:2120−2123.
  15. Gomelsky M, and G Klug (2002). BLUF: a novel FAD-binding domain involved in sensory transduction in microorganisms. Trends Biochem Sci 27: 497−500.
  16. Van der Horst MA, and KJ Hellingwerf (2004). Photoreceptor proteins, «star actors of modern times»: a review of the functional dynamics in the structure of representative members of six different photoreceptor families. Acc Chem Res 37: 13−20.
  17. Atkins PW (1998). in Physical Chemistry 6th edn: 741.
  18. Stearn AE, and J & Eyring (1937). The deduction of reaction mechanisms from the theory of absolute rates. J. Chem. Phys. 5: 113−124.
  19. Hueckel E (1928). Theorie der Beweglichkeiten des Wasserstoff- und Hydroxylions in waessriger Loesung. Z. Elektrochem. 34: 546−562.
  20. Wannier G (1935). Die Beweglichkeit des Wasserstoff- und Hydroxylions in wassriger Loesung. Ann. Phys. (Leipz.) 24: 545−590.
  21. Bernal JD, and RH Fowler (1933). A theory of water and ionic solution, with particular reference to hydrogen and hydroxyl ions. J. Chem. Phys. 1: 515−548.
  22. Huggins ML (1936). Hydrogen bridges in ice and liquid water. J. Phys. Chem. 40: 723−731.
  23. Wicke E, M Eigen, and T Ackermann (1954). Ueber den Zustand des Protons (Hydroniumions) in wassriger Loesung. Z. Phys. Chem. (N.F.) 1: 340−364.
  24. Eigen M (1964). Proton transfer, acid±base catalysis and enzymatic hydrolysis. Angew. Chem. Int. Edn Engl. 3: 1−19.
  25. Zundel G (1976). in The Hydrogen BondDRecent Developments in Theory and Experiments. II. Structure and Spectroscopy. 683−766. Schuster P, Zundel G, Sandorfy С (Editors).
  26. Zundel G, and H Metzger (1968). Energiebaender der tunnelnden ueberschuss-Protenon in fluessigen Saeuren. Eine IR-spektroskopische Untersuchung der Natur der Gruppierungen H502+. Z. Physik. Chem. (N.F.) 58: 225−245.
  27. Marx D, M Tuckerman, J Hutter, and M Parrinello (1999). The nature of the hydrated excess proton in water. Nature 397: 601−604.
  28. Schmidt R, and J Brickmann (1997). Molecular dynamics simulation of the proton transport in water. Ber. Bunsenges. Phys. Chem. 101: 1816−1827.
  29. Shurki A, and A Warshel (2003). Structure/function correlations of proteins using MM, QM/MM, and related approaches: methods, concepts, pitfalls, and current progress. A dv Protein Chem 66: 249−313.
  30. Vuilleumier R, and D Borgis (1998). An extended empirical valence bond model for describing proton transfer in H+(H20)n clusters and liquid water. Chem. Phys. Lett. 284: 71−77.
  31. Schmitt UW, and GA Voth (1998). Multistate empirical valence bond model for proton transport in water. J. Phys. Chem. B. 102: 5547−5551.
  32. Braun-Sand S, M Strajbl, and A Warshel (2004). Studies of proton translocations in biological systems: simulating proton transport in carbonic anhydrase by EVB-based models. BiophysJ 87: 2221−2239.
  33. Warshel A, and R Weiss (1980). An empirical valence bond approach for comparing reactions in solutions and in enzymes. J. Am. Chem. Soc. 102: 6218— 6226.
  34. Lill M, and Helms V (2001). Molecular dynamics simulation of proton transport with quantum mechanically derived proton hopping rates (Q-HOP MD). J. Chem. Phys. 115: 7993−8005.
  35. Hayashi S, E Tajkhorshid, and К Schulten (2003). Molecular dynamics simulation of bacteriorhodopsin’s photoisomerization using ab initio forces for the excited chromophore. BiophysJ 85: 1440−1449.
  36. Hayashi S, E Tajkhorshid, and К Schulten (2002). Structural changes during the formation of early intermediates in the bacteriorhodopsin photocycle. Biophys J 83: 1281−1297.
  37. Hayashi S, and I Ohmine (2000). Proton transfer in bacteriorhodopsin: structure, excitation, R spectra, and potential energy surface analyses by an ab initio QM/MM method. J. Phys. Chem. В 104: 10 678−10 691.
  38. Bondar A, M Elstner, S Suhai, JC Smith, and S Fischer (2004). Mechanism of primary proton transfer in bacteriorhodopsin. Structure (Camb) 12: 1281−1288.
  39. Gruia AD, A Bondar, JC Smith, and S Fischer (2005). Mechanism of a molecular valve in the halorhodopsin chloride pump. Structure (Camb) 13: 617−627.
  40. Oesterhelt D, and W Stoeckenius (1973). Functions of a new photoreceptor membrane. P roc Natl Acad Sci USA 70: 2853−2857.
  41. Oesterhelt D, and В Hess (1973). Reversible photolysis of the purple complex in the purple membrane of Halobacterium halobium. Eur J Biochem 37: 316−326.
  42. Drachev LA, AD Kaulen, SA Ostroumov, and VP Skulachev (1974). Electrogenesis by bacteriorhodopsin incorporated in a planar phospholipid membrane. FEBSLett 39: 43−45.
  43. Овчинников Ю, H Абдулаев, M Фейгина, А Киселев, H Лобанов, и И Назимов (1978). Первичная последовательность бактериородопсина. Биоорг. Хим. 4: 1573−1574.
  44. Henderson R, and PN Unwin (1975). Three-dimensional model of purple membrane obtained by electron microscopy. Nature 257: 28−32.
  45. Henderson R, JM Baldwin, ТА Ceska, F Zemlin, E Beckmann, and KH Downing (1990). Model for the structure of bacteriorhodopsin based on high-resolution electron cryo-microscopy. JMol Biol 213: 899−929.
  46. Grigorieff N, ТА Ceska, KH Downing, JM Baldwin, and R Henderson (1996). Electron-crystallographic refinement of the structure of bacteriorhodopsin. JMol Biol 259: 393−421.
  47. Landau EM, and JP Rosenbusch (1996). Lipidic cubic phases: a novel concept for the crystallization of membrane proteins. Proc Natl Acad Sci U SA 93: 1 453 214 535.
  48. Pebay-Peyroula E, G Rummel, JP Rosenbusch, and EM Landau (1997). X-ray structure of bacteriorhodopsin at 2.5 angstroms from microcrystals grown in lipidic cubic phases. Science 277: 1676−1681.
  49. Schobert B, J Cupp-Vickery, V Hornak, S Smith, and J Lanyi (2002). Crystallographic structure of the К intermediate of bacteriorhodopsin: conservation of free energy after photoisomerization of the retinal. JMol Biol 321: 715−726.
  50. Lozier RH, RA Bogomolni, and W Stoeckenius (1975). Bacteriorhodopsin: a light-driven proton pump in Halobacterium Halobium. Biophys J15: 955−962.
  51. Драчев H, JI Каулен, и В Скулачев (1977). Временные характеристики бактериородопсина как молекулярного биологического генератора тока. Мол. Биол. (Москва) И: 1377−1387.
  52. Литвин Ф, и С Балашов (1977). Новые промежуточные состояния в фотохе-мической трансформации родопсина. Биофизика 22: 1111−1114.
  53. Lanyi JK (1993). Proton translocation mechanism and energetics in the light-driven pump bacteriorhodopsin. Biochim Biophys Acta 1183: 241−261.
  54. Matsui Y, К Sakai, M Murakami, Y Shiro, SI Adachi, H Okumura, and T Kouyama (2002). Specific damage induced by X-ray radiation and structural changes in the primary photoreaction of bacteriorhodopsin. J Mol Biol 324: 469 481.
  55. Edman К, P Nollert, A Royant, H Belrhali, E Pebay-Peyroula, J Hajdu, R Neutze, and EM Landau (1999). High-resolution X-ray structure of an early intermediate in the bacteriorhodopsin photocycle. Nature 401: 822−826.
  56. Royant А, К Edman, T Ursby, E Pebay-Peyroula, EM Landau, and R Neutze (2000). Helix deformation is coupled to vectorial proton transport in the photocycle of bacteriorhodopsin. Nature 406: 645−648.
  57. Lanyi J, and В Schobert (2002). Crystallographic structure of the retinal and the protein after deprotonation of the Schiff base: the switch in the bacteriorhodopsin photocycle. J Mol Biol 321: 727−737.
  58. Subramaniam S, M Lindahl, P Bullough, AR Faruqi, J Tittor, D Oesterhelt, L Brown, J Lanyi, and R Henderson (1999). Protein conformational changes in the bacteriorhodopsin photocycle. J Mol Biol 287: 145−161.
  59. Sass HJ, G Buldt, R Gessenich, D Hehn, D Neff, R Schlesinger, J Berendzen, and «P Ormos (2000). Structural alterations for proton translocation in the M state of wild-type bacteriorhodopsin. Nature 406: 649−653.
  60. Luecke H, В Schobert, НТ Richter, JP Cartailler, and Ж Lanyi (1999). Structural changes in bacteriorhodopsin during ion transport at 2 angstrom resolution. Science 286: 255−261.
  61. Subramaniam S, M Gerstein, D Oesterhelt, and R Henderson (1993). Electron diffraction analysis of structural changes in the photocycle of bacteriorhodopsin. EMBOJ12: 1−8.
  62. Koch MH, NA Dencher, D Oesterhelt, HJ Plohn, G Rapp, and G Buldt (1991). Time-resolved X-ray diffraction study of structural changes associated with the photocycle of bacteriorhodopsin. EMBOJ 10: 521−526.
  63. Subramaniam S, and R Henderson (2000). Molecular mechanism of vectorial proton translocation by bacteriorhodopsin. Nature 406: 653−657.
  64. Vonck J (2000). Structure of the bacteriorhodopsin mutant F219L N intermediate revealed by electron crystallography. EMBOJ 19: 2152−2160.
  65. Rouhani S, JP Cartailler, MT Facciotti, P Walian, R Needleman, Ж Lanyi, RM Glaeser, and H Luecke (2001). Crystal structure of the D85S mutant of bacteriorhodopsin: model of an O-like photocycle intermediate. JMol Biol 313: 615−628.
  66. Sudo Y, M Iwamoto, К Shimono, M Sumi, and N Kamo (2001). Photo-induced proton transport of pharaonis phoborhodopsin (sensory rhodopsin II) is ceased by association with the transducer. BiophysJ 80: 916−922.
  67. Schmies G, M Engelhard, PG Wood, G Nagel, and E Bamberg (2001). Electrophysiological characterization of specific interactions between bacterial sensory rhodopsins and their transducers. Proc Natl Acad Sci USA 98: 1555−1559.
  68. Hou S, A Brooun, HS Yu, T Freitas, and M Alam (1998). Sensory rhodopsin II transducer Htrll is also responsible for serine chemotaxis in the archaeon Halobacterium salinarum. J Bacteriol 180: 1600−1602.
  69. Maddock JR, and L Shapiro (1993). Polar location of the chemoreceptor complex in the Escherichia coli cell. Science 259: 1717−1723.
  70. Bray D, MD Levin, and CJ Morton-Firth (1998). Receptor clustering as a cellular mechanism to control sensitivity. Nature 393: 85−88.
  71. Wegener AA, JP Klare, M Engelhard, and HJ Steinhoff (2001). Structural insights into the early steps of receptor-transducer signal transfer in archaeal phototaxis. EMBOJ20: 5312−5319.
  72. Chen X, and JL Spudich (2002). Demonstration of 2:2 stoichiometry in the functional SRI-Htrl signaling complex in Halobacterium membranes by gene fusion analysis. Biochemistry 41: 3891−3896.
  73. Kim KK, H Yokota, and SH Kim (1999). Four-helical-bundle structure of the cytoplasmic domain of a serine chemotaxis receptor. Nature 400: 787−792.
  74. Royant A, P Nollert, К Edman, R Neutze, EM Landau, E Pebay-Peyroula, and J Navarro (2001). X-ray structure of sensory rhodopsin II at 2.1-A resolution. Proc Natl Acad Sci USA 98: 10 131−10 136.
  75. Luecke H, В Schobert, Ж Lanyi, EN Spudich, and JL Spudich (2001). Crystal structure of sensory rhodopsin II at 2.4 angstroms: insights into color tuning and transducer interaction. Science 293: 1499−1503.
  76. Oprian DD (2003). Phototaxis, chemotaxis and the missing link. Trends Biochem Sci 28: 167−169.
  77. Yan В, T Takahashi, R Johnson, and JL Spudich (1991). Identification of signaling states of a sensory receptor by modulation of lifetimes of stimulus-induced conformations: the case of sensory rhodopsin II. Biochemistry 30: 10 686−10 692.
  78. Wegener AA, I Chizhov, M Engelhard, and HJ Steinhoff (2000). Time-resolved detection of transient movement of helix F in spin-labelled pharaonis sensory rhodopsin II. J MolBiol 301: 881−891.
  79. Yang CS, and JL Spudich (2001). Light-induced structural changes occur in the transmembrane helices of the Natronobacterium pharaonis Htrll transducer. Biochemistry 40: 14 207−14 214.
  80. Gordeliy VI, R Schlesinger, R Efremov, G Buldt, and J Heberle (2003). Crystallization in lipidic cubic phases: a case study with bacteriorhodopsin. Methods MolBiol 228: 305−316.
  81. Первушин К, и, А Арсеньев (1995). Спектроскопия ЯМР в исследовании пространственной структуры мембранных пептидов и белков. Биоорганическая химия 21: 83−111.
  82. Zaccai G (2000). Moist and soft, dry and stiff: a review of neutron experiments on hydration-dynamics-activity relations in the purple membrane of Halobacterium salinarum. Biophys Chem 86: 249−257.
  83. Weik M, G Zaccai, NA Dencher, D Oesterhelt, and T Hauss (1998). Structure and hydration of the M-state of the bacteriorhodopsin mutant D96N studied by neutron diffraction. JMol Biol 275: 625−634.
  84. Papadopoulos G, NA Dencher, G Zaccai, and G Buldt (1990). Water molecules and exchangeable hydrogen ions at the active centre of bacteriorhodopsin localized by neutron diffraction. Elements of the proton pathway?. JMol Biol 214: 15−19.
  85. Kandori H (2000). Role of internal water molecules in bacteriorhodopsin. Biochim Biophys Acta 1460: 177−191.
  86. Gottschalk M, NA Dencher, and В Halle (2001). Microsecond exchange of internal water molecules in bacteriorhodopsin. JMol Biol 311: 605−621.
  87. Denisov VP, BH Jonsson, and В Halle (1999). Hydration of denatured and molten globule proteins. Nat Struct Biol 6: 253−260.
  88. Denisov VP, and В Halle (1996). Protein hydration dynamics in aqueous solution. Faraday Discuss 103: 227−244.
  89. Denisov VP, and В Halle (1995). Hydrogen exchange and protein hydration: the deuteron spin relaxation dispersions of bovine pancreatic trypsin inhibitor and ubiquitin. JMol Biol 245: 698−709.
  90. Denisov VP, and В Halle (1995). Protein hydration dynamics in aqueous solution: a comparison of bovine pancreatic trypsin inhibitor and ubiquitin by oxygen-17 spin relaxation dispersion. JMol Biol 245: 682−697.
  91. Levitt M, and BH Park (1993). Water: now you see it, now you don’t. Structure 1: 223−226.
  92. Otting G, and E Liepinsh (1995). Protein hydration viewed by high-resolution NMR spectroscopy: implications for magnetic resonance image contrast. Acc. Chem. Res. 28: 171−177.
  93. Otting G, E Liepinsh, and К Wuthrich (1991). Protein hydration in aqueous solution. Science 254: 974−980.
  94. Ernst JA, RT Clubb, HX Zhou, AM Gronenborn, and GM Clore (1995). Demonstration of positionally disordered water within a protein hydrophobic cavity by NMR. Science 267: 1813−1817.
  95. Yu В, M Blaber, AM Gronenborn, GM Clore, and DL Caspar (1999). Disordered water within a hydrophobic protein cavity visualized by x-ray crystallography. Proc Natl Acad Sci USA 96: 103−108.
  96. Marx D, and J Hutter (2000). In Modern Methods and Algorithms of Quantum Chemistry in NIC, Juelich: 301−409. J Grotendorst (Editor).
  97. Grudinin S, G Buldt, V Gordeliy, and A Baumgaertner (2005). Water Molecules and Hydrogen-Bonded Networks in Bacteriorhodopsin Molecular Dynamics Simulations of the Ground State and the M Intermediate. Biophys J 88: 3252−3261.
  98. Kandt C, J Schlitter, and К Gerwert (2004). Dynamics of water molecules in the bacteriorhodopsin trimer in explicit lipid/water environment. Biophys J 86: 705 717.
  99. Olkhova E, MC Hutter, MA bill, V Helms, and H Michel (2004). Dynamic water networks in cytochrome С oxidase from Paracoccus denitrificans investigated by molecular dynamics simulations. Biophys J 86: 1873−1889.
  100. Tung C, and KY Sanbonmatsu (2004). Atomic model of the Thermus thermophilus 70S ribosome developed in silico. Biophys J 87: 2714−2722.
  101. Ginalski K, NV Grishin, A Godzik, and L Rychlewski (2005). Practical lessons from protein structure prediction. Nucleic Acids Res 33: 1874−1891.
  102. Duan Y, L Wang, and PA Kollman (1998). The early stage of folding of villin headpiece subdomain observed in a 200-nanosecond fully solvated molecular dynamics simulation. Proc Natl Acad Sci USA 95: 9897−9902.
  103. Leach Andrew R. (2001). Molecular Modelling: Principles and Application. Prentice Hall.
  104. Frenkel D, and В Smit (1996). Understanding molecular simulation: from algorithms to applications. Academic Press: San Diego.
  105. Spassov VZ, H Luecke, К Gerwert, and D Bashford (2001). pK (a) Calculations suggest storage of an excess proton in a hydrogen-bonded water network in bacteriorhodopsin. J Mol Biol 312: 203−219.
  106. Onufriev A, A Smondyrev, and D Bashford (2003). Proton affinity changes driving unidirectional proton transport in the bacteriorhodopsin photocycle. J Mol Biol 332: 1183−1193.
  107. Bashford D, and M Karplus (1990). pKa’s of ionizable groups in proteins: atomic detail from a continuum electrostatic model. Biochemistry 29: 10 219−10 225.
  108. Lee MR, Y Duan, and PA Kollman (2000). Use of MM-PB/SA in estimating the free energies of proteins: application to native, intermediates, and unfolded villin headpiece. Proteins 39: 309−316.
  109. Morris GM, DS Goodsell, R Huey, and AJ Olson (1996). Distributed automated docking of flexible ligands to proteins: parallel applications of AutoDock 2.4. J Comput AidedMolDes 10: 293−304.
  110. Cui Q, G Li, J Ma, and M Karplus (2004). A normal mode analysis of structural plasticity in the biomolecular motor F (l)-ATPase. JMol Biol 340: 345−372.
  111. Tama F, M Valle, J Frank, and CL3 Brooks (2003). Dynamic reorganization of the functionally active ribosome explored by normal mode analysis and cryo-electron microscopy. Proc Natl Acad Sci USA 100: 9319−9323.
  112. Edholm О, О Berger, and F Jahnig (1995). Structure and fluctuations of bacteriorhodopsin in the purple membrane: a molecular dynamics study. JMol Biol 250: 94−111.
  113. Baudry J, E Tajkhorshid, F Molnar, P Phillips, and К Schulten (2001). Molecular dynamics study of bacteriorhodopsin and the purple membrane. J. Phys. Chem. В 105:905−918.
  114. Keseru GM, and I Kolossvary (2001). Fully flexible low-mode docking: application to induced fit in HIV integrase. JAm Chem Soc 123: 12 708−12 709.
  115. Ma J, and M Karplus (1998). The allosteric mechanism of the chaperonin GroEL: a dynamic analysis. Proc Natl Acad Sci USA 95: 8502−8507.
  116. Thomas A, MJ Field, L Mouawad, and D Perahia (1996). Analysis of the low frequency normal modes of the T-state of aspartate transcarbamylase. JMol Biol 257: 1070−1087.
  117. Tama F, and CL3 Brooks (2002). The mechanism and pathway of pH induced swelling in cowpea chlorotic mottle virus. JMol Biol 318: 733−747.
  118. Tirion M (1996). Large Amplitude Elastic Motions in Proteins from a Single-Parameter, Atomic Analysis. Physical Review Letters 77: 1905−1908.
  119. Hinsen K, N Reuter, J Navaza, DL Stokes, and J Lacapere (2005). Normal mode-based fitting of atomic structure into electron density maps: application to sarcoplasmic reticulum Ca-ATPase. BiophysJ 88: 818−827.
  120. Tama F, W Wriggers, and CL3 Brooks (2002). Exploring global distortions of biological macromolecules and assemblies from low-resolution structural information and elastic network theory. JMol Biol 321: 297−305.
  121. Ming D, Y Kong, SJ Wakil, J Brink, and J Ma (2002). Domain movements in human fatty acid synthase by quantized elastic deformational model. Proc Natl AcadSci USA 99: 7895−7899.
  122. Tajkhorshid E, J Baudry, К Schulten, and S Suhai (2000). Molecular dynamics study of the nature and origin of retinal’s twisted structure in bacteriorhodopsin. BiophysJ 78: 683−693.
  123. Yang С, О Sineshchekov, EN Spudich, and JL Spudich (2004). The cytoplasmic membrane-proximal domain of the Htrll transducer interacts with the E-F loop of photoactivated Natronomonas pharaonis sensory rhodopsin П. J Biol Chem 279: 42 970−42 976.
  124. Sudo Y, M Iwamoto, К Shimono, and N Kamo (2002). Association between a photo-intermediate of a M-lacking mutant D75N of pharaonis phoborhodopsin and its cognate transducer. JPhotochem Photobiol В 67: 171−176.
  125. Шноль Э, Гривцов А. Г., и и.др. (1996). Метод молекулярной динамики в физической химии. М.: Наука.
  126. Allen М, and D Tildesley (1987). Computer Simulation of Liquids. Oxford: Clarendon Press.
  127. Полозов P (1981). Метод полуэмпирического силового поля в конформаци-онном анализе биополимеров, М., Наука: 120.
  128. Китайгородский, А (1955). Органическая кристаллохимия. Из-воАНСССР.
  129. Weiner S, and Kollman, PA, Case, DA (1984). A new force field for molecular mechanical simulation of nucleic acids and proteins. J. Am. Chem. Soc. 106: 765 784 .
  130. Ponder JW, and DA Case (2003). Force fields for protein simulations. Adv. Prot. Chem. 66: 27−85.
  131. MacKerell A D, and Jr., D. Bashford, M. Bellott, R. L. Dunbrack, Jr., J. D. Evanseck, M. J. Field, S. Fischer, J. Gao, H. Guo, S. Ha, D. Joseph-McCarthy, L.
  132. Jorgensen W, and J Tirado-Rives (1988). The OPLS potential functions for proteins. Energy minimizations for crystals of cyclic peptides and Crambin. J. Am. Chem. Soc 110: 1657- 1666.
  133. Nevins N, and NL Allinger (1996). Molecular mechanics (MM4) vibrational frequency calculations for alkenes and conjugated hydrocarbons. Journal of Computational Chemistry 17: 730−746 .
  134. Nevins N, and NA JH Lii (1996). Molecular mechanics (MM4) calculations on conjugated hydrocarbons. Journal of Computational Chemistry 17: 695−729.
  135. Nevins N, and NA К Chen (1996). Molecular mechanics (MM4) calculations on alkenes. Journal of Computational Chemistry 17: 669 694.
  136. Allinger N, and JL К Chen (1996). An improved force field (MM4) for saturated hydrocarbons. Journal of Computational Chemistry 17: 642 668.
  137. Allinger, NL, YH Yuh, JH Lii (1989). Molecular mechanics. The MM3 force field for hydrocarbons. J. Am. Chem. So. Ill: 8551−9556 .
  138. Allinger N, and JL YH Yuh (1977). Conformational analysis. 130. MM2. A hydrocarbon force field utilizing V 1 and V 2 torsional terms. J. Am. Chem. Soc. 99: 8127−8134.
  139. Allinger N, and JT Sprague (1973). Calculation of the structures of hydrocarbons containing delocalized electronic systems by molecular mechanics method. J. Amer. Chem. Soc. 95: 3893−3907 .
  140. Lii JH, and NA (1989). Molecular Mechanics. The MM3 Force Field for Hydrocarbons. 2. Vibrational Frequencies and Thermodynamics. J. Am. Chem. Soc. Ill: 8566−8582 .
  141. Cox SR, and DE Williams (1981). Representation of the Molecular Electrostatic Potential by a New Atomic Charge Model. Journal of Computational Chemistry 2 304−323 .
  142. Singh UC, and PA Kollman (1984). An Approach to Computing Electrostatic Charges for Molecules. Journal of Computational Chemistry 5: 129−145 .
  143. Bayly С I, P Cieplak, W D Cornell^ A Kollman (1993). A Weil-Behaved Electrostatic Potential Based Method for Deriving Atomic Charges The RESP Model. Journal of Physical Chemistry 97: 10 269−10 280.
  144. Jorgensen WL, J Chandrasekhar, and JD Madura (1983). Comparison of simple potential functions for simulating liquid water. The Journal of Chemical Physics 79: 926−935.
  145. Rigby M, Smith, E, B, Wakeham, W, A, and Maitland, G, С (1986). The Forces Between Molecules. Oxford, Clarendon Press.
  146. Weiner S, P Kollman, D Nguyen, and Case DA (1986). An all atom force field for simulations of proteins and nucleic acids. J. Comput. Chem. 7: 230−252.
  147. Berendsen H, J Grigera, and T Straatsma (1987). The missing term in effective pair potentials. J. Phys. Chem. 91: 6269−6271.
  148. Berendsen HJC, J Postma, W van Gunsteren, and J Hermans (1981). Interaction models for water in relation to protein hydration in Intermolecular Forces: 331 342. B. Pullman (Editor).
  149. Van der Spoel D, PJ van Maaren, and HJC Berendsen (1998). A systematic study of water models for molecular simulation: Derivation of water models optimized for use with a reaction field. Journal of Chemical Physiscs 108: 10 220−10 230.
  150. Heinz, T, N, van Gunsteren, W, F, and Huenenberger, P, H (2001). Comparison of four methods to compute the dielectric permittivity of liquids from molecular dynamics simulations. Journal of Chemical Physics 115: 1125−1136.
  151. Im W, D Beglov, and В Roux (1998). Continuum solvation model: Electrostatic forces from numerical solutions to the Poisson-Bolztmann equation. Сотр. Phys. Comm 111: 59−75.
  152. Simonson T (2003). Electrostatics and dynamics of proteins. Rep. Prog. Phys. 66: 737−787.
  153. Still, W, C, A Tempczyk, Hawley, R, C, and T Hendrickson (1990). Semianalytical treatment of solvation for molecular mechanics and dynamics. J. Am. Chem. Soc. 112: 6127−6129.
  154. Schaefer M, and M Karplus (1996). A comprehensive analytical treatment of continuum electrostatics. J. Phys. Chem. 100: 1578−1599.
  155. , S.R., С Cortis, P Shenkin, and R Friesner (1997). Solvation free energies of peptides: Comparison of approximate continuum solvation models with accurate solution of the Poisson-Boltzmann equation. J. Phys. Chem. В 101: 1190−1197.
  156. Onufriev A, DA Case, and D Bashford (2002). Effective Born radii in the generalized Born approximation: the importance of being perfect. J Comput Chem 23: 1297−1304.
  157. Onufriev A, D Bashford, and Case, D, A (2000). Modification of the Generalized Born Model Suitable for Macromolecules. J. Phys. Chem. В 104: 3712−3720.
  158. Lee, M, S, J F.R. Salsbury, and C.L. Brooks III (2002). Novel generalized Born methods. J.Chem. Phys. 116: 10 606−10 614.
  159. Dominy BN, and CL3 Brooks (1999). Methodology for protein-ligand binding studies: application to a model for drug resistance, the HIV/FIV protease system. Proteins 36: 318−331.
  160. Соггу В, S Kuyucak, and S Chung (2003). Dielectric self-energy in Poisson-Boltzmann and Poisson-Nernst-Planck models of ion channels. Biophys J 84: 3594−3606.
  161. Honig B, and A Nicholls (1995). Classical electrostatics in biology and chemistry. Science 268: 1144−1149.
  162. Yang AS, MR Gunner, R Sampogna, К Sharp, and В Honig (1993). On the calculation of pKas in proteins. Proteins 15: 252−265.
  163. Dominy BN, D Perl, FX Schmid, and CL3 Brooks (2002). The effects of ionic strength on protein stability: the cold shock protein family. JMol Biol 319: 541 554.
  164. Antosiewicz J, JA McCammon, and MK Gilson (1994). Prediction of pH-dependent properties of proteins. JMol Biol 238: 415−436.
  165. Lee MR, and PA Kollman (2001). Free-energy calculations highlight differences in accuracy between X-ray and NMR structures and add value to protein structure prediction. Structure (Camb) 9: 905−916.
  166. Luo R, L David, and MK Gilson (2002). Accelerated Poisson-Boltzmann calculations for static and dynamic systems. JComput Chem 23: 1244−1253.
  167. Lu BZ, WZ Chen, CX Wang, and X Xu (2002). Protein molecular dynamics with electrostatic force entirely determined by a single Poisson-Boltzmann calculation. Proteins 48: 497−504.
  168. Sharp К (1991). Incorporating solvent and ion screening into molecular dynamics using the finite-difference Poisson-Boltzmann method. Journal of Computational Chemistry 12: 454−468.
  169. Zauhar RJ (1991). The incorporation of hydration forces determined by continuum electrostatics into molecular mechanics simulations. Journal of Computational Chemistry 12: 573−583.
  170. Gilson MK, and BH Honig (1987). Calculation of electrostatic potentials in an enzyme active site. Nature 330: 84−86.
  171. Bottcher С (1973). Theory of Electric Polarization. Elsevier Press: Amsterdam.
  172. Fletcher R, and С Reeves (1964). Function minimization by conjugate gradients. Comput. J. 7: 149−154.
  173. Polak E, and G Ribiere (1969). Note sur la convergence de methodes de directions conjuguees. Rev. Francaise Informat Recherche Operationnelle 16: 35−43.
  174. Verlet L (1967). Computer «experiments» on classical fluids. I. Thermodynamical properties of Lennard-Jones molecules. Physical Review 159: 98−103.
  175. Swope WC, HC Andersen, PH Berens, and KR Wilson (1982). A computer simulation method for the calculation of equilibrium constants for the formation of physical clusters of molecules: Applications to small water clusters. J. Chem. Phys. 76: 637−649.
  176. Goldstein H (1980). Classical Mechanics. Addison Wesley, Reading, Massachusetts.
  177. J-P. Ryckaert, G. Ciccotti, and H. J. C. Berendsen (1977). Numerical integration of the cartesian equations of motion of a system with constraints: molecular dynamics ofn-alkanes. .J. Comput. Phys. 23: 3 277 341.
  178. Andersen HC (1983). Rattle: a «velocity» version of the shake algorithm for molecular dynamics calculations. J. Comput. Phys. 52: 24 734.203. van Gunsteren WF (1980). Constrained dynamics of flexible molecules. Molec. Phys. 40: 1015−1019.
  179. Woodcock L V (1971). Isothermal Molecular Dynamics Calculations for Liquid Salts. Chemical Physics Letters 10: 257−261.
  180. Berendsen HC, and WF van Gunsteren (1984). Molecular Dynamics Simulations Techniques and Approaches in Molecular Liquids, Dynamics and Interactions'. 475−600. Barnes A J, W J Orville-Thomas, J Yarwood (Editor).
  181. Nose S (1984). A Molecular Dynamics Method for Simulations in the Canonical Ensemble. Molecular Physics 53: 255−268.
  182. W. G. (1985). Canonical dynamics: Equilibrium phase-space distributions. Physical Review A 31: 1695−1697.
  183. Nelson MT, and W Humphrey, A Gursoy, A Dalke, L Kale, R D. Skeel, К Schulten (1996). NAMD: a parallel, object-oriented molecular dynamics program. Int. J. Supercomput. Appl. High Perform. Comput. :.
  184. Tuckerman ME, Y Liu, and Ciccotti, G,. Martyna, G. J. (2001). Non-Hamiltonian molecular dynamics: Generalizing Hamilton phase space principles to non-Hamiltonian systems. J. Chem. Phys. 116: 1678−1688.
  185. Ewald PP (1921). Die Berechnung optischer und elektrostatistischer Gitterpotentiale. Ann. Phys. (Leipzig) 64: 253−287.
  186. Darden T, D York, and L Pedersen (1993). Particle mesh Ewald: An N log N method for Ewald sums in large systems. J. Chem. Phys. 98: 10 089−10 092.
  187. Adams D (1983). Alternatives to the periodic cube in computer simulation. CCP5 Information Quarterly for Computer Simulation: 30−36.
  188. Takada S (1999). Go-ing for the prediction of protein folding mechanisms. Proc Natl Acad Sci USA 96: 11 698−11 700.
  189. Honig В (1999). Protein folding: from the levinthal paradox to structure prediction. JMolBiol 293: 283−293.
  190. Hardin C, TV Pogorelov, and Z Luthey-Schulten (2002). Ab initio protein structure prediction. Curr Opin Struct Biol 12: 176−181.
  191. Krivov SV, and M Karplus (2004). Hidden complexity of free energy surfaces for peptide (protein) folding. Proc Natl Acad Sci USA 101: 14 766−14 770.
  192. Aloy P, M Pichaud, and RB Russell (2005). Protein complexes: structure prediction challenges for the 21st century. Curr Opin Struct Biol 15: 15−22.
  193. Takeda-Shitaka M, D Takaya, С Chiba, H Tanaka, and H Umeyama (2004). Protein structure prediction in structure based drug design. Curr Med Chem 11: 551−558.
  194. Simossis VA, and J Heringa (2004). Integrating protein secondary structure prediction and multiple sequence alignment. Curr Protein Pept Sci 5: 249−266.
  195. Whisstock JC, and AM Lesk (2003). Prediction of protein function from protein sequence and structure. Q Rev Biophys 36: 307−340.
  196. Liubarskii G (1960). The application of group theory in physics. Oxford, New York, Pergamon Press.
  197. Thiedemann G, J Heberle, and N Dencher (1992). Bacteriorhodopsin pump activity at reduced humidity in Structures and Functions of Retinal Proteins: 217 220. Rigaud JL (Editor).
  198. Roux В, M Nina, R Pomes, and JC Smith (1996). Thermodynamic stability of water molecules in the bacteriorhodopsin proton channel: a molecular dynamics free energy perturbation study. Biophys J 71: 670−681.
  199. Feller S, and A MacKerell (2000). An improved empirical potential energy function for molecular simulations of phospholipids. J. Phys. Chem. В 104: 75 107 515.
  200. Lin JH, and A Baumgaertner (2000). Stability of a melittin pore in a lipid bilayer: a molecular dynamics study. Biophys У 78: 1714−1724.
  201. Essman U, L Perera, and M Berkowitz (1995). The origin of the hydration interaction of lipid bilayers from MD simulation of dipalmitoylphosphatidylcholine membranes in gel and liquid crystalline phases. Langmuir 11: 4519−4531.
  202. Heller H, M M. Schaefer, and К Schulten (1993). Molecular dynamics simulation of a bilayer of 200 lipids in the gel and in the liquid-crystal phases. J. Phys. Chem. 97: 8343−8360.
  203. Karplus M, and J Kushick (1981). Method for estimating the configurational entropy of macromolecules. Macromolecules 14: 3 257 332.
  204. Marques O, and YH Sanejouand (1995). Hinge-bending motion in citrate synthase arising from normal mode calculations. Proteins 23: 557−560.
  205. Kearsley S (1989). On the orthogonal transformation used for structural comparisons. Acta Cryst. 45: 208−210.
  206. Lee B, and FM Richards (1971). The interpretation of protein structures: estimation of static accessibility. JMol Biol 55: 379−400.
  207. Richards FM (1977). Areas, volumes, packing and protein structure. Annu Rev Biophys Bioeng 6: 151−176.
  208. Greer J, and BL Bush (1978). Macromolecular shape and surface maps by solvent exclusion. Proc Natl Acad Sci USA 75: 303−307.
  209. Connolly ML (1983). Solvent-accessible surfaces of proteins and nucleic acids. Science 221: 709−713.
  210. Sanner MF, AJ Olson, and JC Spehner (1996). Reduced surface: an efficient way to compute molecular surfaces. Biopolymers 38: 305−320.
  211. Bakowies D, and WF Van Gunsteren (2002). Water in protein cavities: A procedure to identify internal water and exchange pathways and application to fatty acid-binding protein. Proteins 47: 534−545.
  212. Agmon N (1995). The Grotthuss mechanism. Chem. Phys. Lett. 244: 456−462.
  213. Luecke H, В Schobert, HT Richter, JP Cartailler, and Ж Lanyi (1999). Structure of bacteriorhodopsin at 1.55 A resolution. JMol Biol 291: 899−911.
  214. Vogeley L, OA Sineshchekov, VD Trivedi, J Sasaki, JL Spudich, and H Luecke (2004). Anabaena sensory rhodopsin: a photochromic color sensor at 2.0 A. Science 306: 1390−1393.
  215. Case D, DA Pearlman, JW Caldwell, and ТЕ Cheatham III (1997). AMBER 5. University of California, San Francisco.
  216. Harvey SC, R Tan, and T Cheatham III (1998). The flying ice cube: Velocity rescaling in molecular dynamics leads to violation of energy equipartition. Journal of Computational Chemistry 19: 726−740.
  217. Dencher NA, D Dresselhaus, G Zaccai, and G Buldt (1989). Structural changes in bacteriorhodopsin during proton translocation revealed by neutron diffraction. Proc Natl Acad Sci USA 86: 7876−7879.
  218. Vonck J (1996). A three-dimensional difference map of the N intermediate in the bacteriorhodopsin photocycle: part of the F helix tilts in the M to N transition. Biochemistry 35: 5870−5878.
  219. Brown LS, J Sasaki, H Kandori, A Maeda, R Needleman, and Ж Lanyi (1995). Glutamic acid 204 is the terminal proton release group at the extracellular surface of bacteriorhodopsin. J Biol Chem 270: 27 122−27 126.
  220. Balashov SP, ES Imasheva, TG Ebrey, N Chen, DR Menick, and RK Crouch (1997). Glutamate-194 to cysteine mutation inhibits fast light-induced proton release in bacteriorhodopsin. Biochemistry 36: 8671−8676.
  221. Schulenberg PJ, W Gaertner, and SE Braslavsky (1995). Time-resolved volume changes during the bacteriorhodopsin photocycle: A photothermal beam deflection study. J. Phys. Chem. 99: 9617 9624.
  222. Varo G, and Ж Lanyi (1995). Effects of hydrostatic pressure on the kinetics reveal a volume increase during the bacteriorhodopsin photocycle. Biochemistry 34: 12 161−12 169.
  223. Makarov VA, BK Andrews, PE Smith, and BM Pettitt (2000). Residence times of water molecules in the hydration sites of myoglobin. Biophys J 79: 2966−2974.
  224. Heberle J (2000). Proton transfer reactions across bacteriorhodopsin and along the membrane. Вiochim Biophys Acta 1458: 135−147.
  225. Gerwert К, В Hess, J Soppa, and D Oesterhelt (1989). Role of aspartate-96 in proton translocation by bacteriorhodopsin. Proc Natl Acad Sci U SA 86: 49 434 947.
  226. Staib A, D Borgis, and J Hynes (1995). Proton transfer in hydrogen-bonded acid? base complexes in polar solvents. J. Chem. Phys. 102: 2487−2505.
  227. Pomes R, and В Roux (1998). Free energy profiles for H+ conduction along hydrogen-bonded chains of water molecules. Biophys J 75: 33−40.
  228. Pomes R, and В Roux (2002). Molecular mechanism of H+ conduction in the single-file water chain of the gramicidin channel. Biophys J 82: 2304−2316.
  229. Lill MA, and V Helms (2002). Proton shuttle in green fluorescent protein studied by dynamic simulations. Proc Natl Acad Sci USA 99: 2778−2781.
  230. Gordeliy VI, J Labahn, R Moukhametzianov, R Efremov, J Granzin, R Schlesinger, G Buldt, T Savopol, AJ Scheidig, JP Klare, and M Engelhard (2005). Transmembrane signalling by sensory rhodopsin II-transducer complex. Nature in press :.
  231. Sitkoff D, К Sharp, and В Honig (1994). Accurate calculation of hydration free energies using macroscopic solvent models. J. Phys. Chem. 98: 1978−1988.
  232. Baker NA, D Sept, S Joseph, MJ Hoist, and JA McCammon (2001). Electrostatics of nanosystems: application to microtubules and the ribosome. Proc Natl Acad Sci USA 98: 10 037−10 041.
  233. Hinsen К (2000). The molecular modeling toolkit: A new approach to molecular simulations. J. Сотр. Chem. 21(2): 79−85 .
  234. Hinsen K, A Petrescu, S Dellerue, M Bellissent-Funel, and G Kneller (2000). Harmonicity in slow protein dynamics. Chem. Phys. 261: 25.
  235. Chervitz SA, and JJ Falke (1996). Molecular mechanism of transmembrane signaling by the aspartate receptor: a model. Proc Natl Acad Sci U SA 93: 2545−2550.
Заполнить форму текущей работой

Заказал и сдал!