Nitrotyrosine과 Nitrotryptophan을 가진 단백질의 분자역학적 모사

국문 초록 (Abstract)

세포내 니트로화 스트레스는 tyrosine(Tyr)과 tryptophan(Trp)을 니트로화 하여 nitrotyrosine(NIY)와 nitrotryptophan(NIW)을 형성한다. 아직까지 니트로화된 아미노산을 포함하는 단백질의 3차원구조가 거의 없기 때문에 니트로화된 단백질의 구조와 기능을 연구하는데 한계가 있다. 따라서, 우리는 분자 동역학(molecular dynamics, MD) 모사 방법으로 니트로화된 단백질의 구조의 변화를 예측하고자 했다. MD 모사를 위해서 NIY와 NIW에 대한 force field parameter를 개발하였다. Force field parameter의 힘 상수 중 반데르 발스, 결합, 각도 상수는 generalized AMBER force field로부터, 전하와 이면각에 대한 상수는 양자 역학적 (quantum mechanical, QM) 계산으로부터 도입했다. 개발한 force field parameter를 이용한 분자 역학적(molecular mechanical, MM) 구조 최적화의 결과는 QM에 의해 최적화된 구조와 거의 일치 했다. NIY와 NIW를 도입한 Thioredoxin의 MD 모사에서,각 잔기의 궤적을 분석해본 결과, 개발한 force field parameter가 MD parameter로 적합하다는 것을 확인했다. 우리는 MM 모사를 통해 니트로화된 glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase (GAPDH)의 비활성화기작을 모델링 해보았다. 먼저, 니트로화된 GAPDH의 MD 모사 결과, NIY^(317)의 C_β-C_γ가 특정 각도로 유지되어 NAD^(+)의 결합자리와의 거리가 가까워지는 것을 보였다. MD 모사 후의 구조에 NAD^(+)의 분자 도킹(molecular docking) 모사 결과, 회전한 NIY&(317)에 의해 NAD^(+)의 결합이 저해 됨을 볼 수 있었다. 이로써, 우리는 MM force field parameter를 개발하고, MD 모사 및 분자 도킹 방법을 통해서 니트로화된 GAPDH의 비활성 기작을 규명하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• Ⅱ. 실험방법 3
• 1. 소프트웨어 3
• 2. 부분원자전하의 계산 3
• 3. Force field parameter 정의 3
• 4. Force field parameter 검증 4
• 5. Thioredoxin의 분자 동역학 모사 4
• 6. Glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase에 대한 분자 동역학 모델링 4
• 7. NAD^(+)의 분자 도킹 모사 5
• Ⅲ. 결과 6
• 1. NIY와 NIW에 대한 구조 최적화 6
• 2. NIY와 NIW에 대한 부분전하계산 6
• 3. 니트로 그룹에 대한 힘 상수(force constants)의 결정 7
• 4. Force field parameter 검증 8
• 5. 니트로화된 단백질의 분자 동역학 모사 8
• 6. GAPDH의 분자 역학적 비활성화 모델링 8
• Ⅳ. 토의 24
• Ⅴ. 참고문헌 26