Biopolym. Cell. 2026; 42(Special Issue):35.
Біоінформатика та ШІ в біомедичних дослідженнях та розробці
Мутація-залежне ремоделювання зв'язування тіаметоксаму з нікотиновим ацетилхоліновим рецептором комах, оцінене шляхом докінгу та молекулярно-динамічних симуляцій
- Харківський національний університет імені В.Н.Каразіна
пл. Свободи, 4, Харків, Україна, 61022
Abstract
Передумови/Мета. Нікотинові ацетилхолінові рецептори (nAChR) є основними молекулярними мішенями неонікотиноїдних інсектицидів, тоді як точкові мутації в їхніх субодиниці можуть впливати на зв'язування лігандів і чутливість до інсектицидів. Мета цього дослідження — змоделювати та оцінити, як вибрані мутації в комплексах рецепторів α1β1 та α2β1 NAChR D. melanogaster nAChR змінюють зв'язування тіаметоксама. Методи. Комплекси рецепторів α1β1 та α2β1 були змодельовані за допомогою AlphaFold-Multimer, а потім тіаметоксам був докований з AutoDock Vina. Дикі та мутантні комплекси аналізувалися за допомогою 100 ns молекулярно-динамічних симуляцій (MD) у GROMACS із використанням метрик структурної стабільності, гнучкості, контакту, водневих зв'язків, впливу розчинників, аналізу основних компонентів (PCA) та вільного енергетичного ландшафту (FEL). Результати. Докування розмістило тіаметоксам на межі α/β, що відповідає області зв'язування лігандів nAChR. Симуляції MD показали, що комплекси дикого типу α1β1 і α2β1 відрізняються стабільністю ліганду, стабільністю контактного білка та локальною рухливістю залишків навколо кишені зв'язування. У системі α1β1 мутації K197A, K197H і V116F змінили патерн взаємодії тіаметоксаму, змінюючи баланс між стійкими контактами, водневими зв'язками та впливом розчинника ліганду. Ці зміни свідчать, що залишки, розташовані поблизу межі зв'язування, сприяють прямому розпізнаванню та стабілізації локального кишенькового середовища. У системі α2β1 мутація R54Q вплинула на динамічну поведінку комплексу рецептор-ліганд і змінила конформаційне відбір зв'язувального інтерфейсу порівняно з диким типом. Аналіз PCA та FEL додатково свідчить, що мутації можуть змінювати домінуючі конформаційні стани рецепторно-лігандних комплексів, а не викликати локальні побічні ланцюги лише по собі. У сукупності результати підтримують модель, у якій мутація-залежні зміни зв'язування тіаметоксаму виникають внаслідок комбінованого впливу на контактні мережі, водневі зв'язки, кишенькові ефекти та динаміку інтерфейсу α/β. Висновки. Мутації K197A, K197H і V116F у мутаціях α1β1 і R54Q у моделях α2β1 nAChR змінюють структурне та динамічне зв'язування тіаметоксама. Комбінований робочий процес докінгу та MD виявляє патерни взаємодії, які можуть сприяти змінам чутливості до неонікотиноїдів і слугують основою для подальшої експериментальної валідації механізмів резистентності до інсектицидів.
Keywords: нікотиновий ацетилхоліновий рецептор, тіаметоксам, неонікотиноїди, молекулярний докінг, молекулярна динаміка, стійкість до інсектицидів, Drosophila melanogaster
Повний текст: (PDF, англійською)
