Structural study of gaba type a receptor:The effect of intrasubunit disulphide bridges on dynamics

Abstract

Memeli beyninde yaygın bulunan 〖GABA〗_A reseptör ailesinin, α_1 β_2 γ_2 hakkında en fazla bilgi sahibi olunan üyesidir. 〖GABA〗_A R zengin farmakolojik aktivite göstermesine rağmen, spesifik moleküler yapısı hakkındaki bilgimiz sınırlıdır.Biz bu çalışmada , homoloji metod denilen yöntemle ökaryotik , glutamate –kapılı klor kanalı (GluCl) X-Ray yapısını , taslak olarak kullanılıp oluşturduğumuz 〖GABA〗_A reseptörü α_1 β_2 γ_2 üyesinin, transmembran bölgesine, iyon iletim mekanizması ve protein dinamiği üzerinde etkili olacağını düşündüğümüz disülfit köprüler oluşturduk. Oluşturan bu disülfit köprüler iki alpha altbirimde birer adet ve gamma altbirimde de bir adet olmak üzere toplamda üç adettir. Çalışmamızda disülfüt köprüler ilave edilen modeli 'model 2' diğerini de 'model 1' olarak adlandırdık. 140 nanosecondlık Moleküler Dinamik Simülasyonu ardından iki modelin dengeye ulaştığı 40 nanosecondlık ilk kısmı ihmal ederek analizlerimizi simulasyounumuzun son 100 nanosecondluk bölümü için gerçekleştirdik. Pore yapısında önemli değişime neden olmayan disülfit köprülerin reseptörün hareketlerinde ve özellikle C loop, M2-M3 bağlantı bölgesinde bölgelerindeki önemli etkilerini gözlemledik.

In the mammalian brain the α_1 β_2 γ_2 gamma-aminobutyric acid type A receptor (〖GABA〗_A R) is the most commonly expressed subtype of 〖GABA〗_A receptor family. Although there is a rich pharmacological activity of 〖GABA〗_AR, specific molecular features are still not well known. In this study, we developed a new homology model based on a recently available X-Ray structure of the glutamate-gated chloride channel (GluCl). When it is compared with previous homology models of the 〖GABA〗_A based on lower sequence identity templates, there are three additional disulphide bridges occurring in between membrane spanning alpha helices namely two in the alpha and one in the gamma subunits. These new disulphide bridges are occurring due to the differences in the sequence alignments of template and target structures. Additionally, we performed molecular dynamics simulations with two models, one with the disulphide bridges in the transmembrane domanin (TMD), and the other without disulphide bridges. To analyze simulation results, minimum pore radius along the pore, root-mean-square deviation (RMSD) of proteins and root mean square fluctuation of C alpha (RMSF)are analyzed.Finally principal component analysis of the 100 nanosecond long trajectory is calculated to compare the differences in the correlated motions of two models.