分子动力学研究MspA精氨酸突变预测DNA易位和离子电流缓慢封锁的DNA序列的说明

斯瓦特Bhattacharya伊恩·m·Derrington米哈伊尔•Pavlenok迈克尔•Niederweis Jens h . Gundlach,阿列克谢Aksimentiev
ACS Nano6 (8)6960 - 8 (2012)
DOI:10.1021 / nn3019943PMID:22747101助理

蛋白质纳米孔分枝杆菌smegmatis孔蛋白(MspA),可用于中的单个核苷酸的DNA,可能使一种称为纳米孔测序的技术。在这种技术中,单链DNA electrophoretically穿过纳米孔和结果在一个nucleotide-specific离子电流。然而,传输速度高的纳米孔内的DNA,离子电流不能用来区分在噪声信号。通过广泛的(~ 100μs)所有原子分子动力学模拟,我们检查带正电的残留物对DNA的影响易位率和离子电流在MspA封锁。模拟的几个精氨酸突变显示~ 10 ~ 30倍减少DNA的易位速度没有消除核苷酸感应电流阻塞。比较我们的结果与类似工程的努力在一个不同的纳米孔(α-hemolysin)揭示了一个重要的效应的纳米孔几何突变纳米孔的离子电流封锁。

分子动力学轨迹的聚(dC) DNA链通过截断M1-NNN渗透孔隙由180 mV跨膜的偏见。大约30个核苷酸被认为通过MspA缢痕渗透在不到800 ns。

4μs分子动力学轨迹的聚(dC)链渗透通过截断L88R / T83R S116R突变体孔隙180 mV跨膜的偏见。链的渗透似乎停止由于接触形成的墙上的精氨酸残基的孔隙(蓝色)所示。