scholarly journals Molecular dynamics simulations reveal distinct differences in conformational dynamics and thermodynamics between the unliganded and CD4-bound states of HIV-1 gp120

2020 ◽  
Vol 22 (10) ◽  
pp. 5548-5560
Author(s):  
Yi Li ◽  
Lei Deng ◽  
Jing Liang ◽  
Guang-Heng Dong ◽  
Yuan-Ling Xia ◽  
...  
Keyword(s):  
Molecular Dynamics ◽  
Molecular Dynamics Simulations ◽  
Bound States ◽  
Conformational Dynamics ◽  
Immunological Properties ◽  
Dynamics Simulations ◽  
Hiv Gp120 ◽  
Hiv 1

Large changes in dynamics and thermodynamics of gp120 upon CD4 binding account for the functional and immunological properties of HIV/gp120.

Molecular Basis of Glucose Transport Mechanism in Plants

2019 ◽  
Author(s):  
Balaji Selvam ◽  
Ya-Chi Yu ◽  
Liqing Chen ◽  
Diwakar Shukla
Keyword(s):  
Molecular Dynamics ◽  
Free Energy ◽  
Molecular Dynamics Simulations ◽  
Conformational Changes ◽  
Transport Mechanism ◽  
Conformational Dynamics ◽  
Site Directed Mutagenesis ◽  
Free Energy Barrier ◽  
Transport Cycle ◽  
Dynamics Simulations

<p>The SWEET family belongs to a class of transporters in plants that undergoes large conformational changes to facilitate transport of sugar molecules across the cell membrane. However, the structures of their functionally relevant conformational states in the transport cycle have not been reported. In this study, we have characterized the conformational dynamics and complete transport cycle of glucose in OsSWEET2b transporter using extensive molecular dynamics simulations. Using Markov state models, we estimated the free energy barrier associated with different states as well as 1 for the glucose the transport mechanism. SWEETs undergoes structural transition to outward-facing (OF), Occluded (OC) and inward-facing (IF) and strongly support alternate access transport mechanism. The glucose diffuses freely from outside to inside the cell without causing major conformational changes which means that the conformations of glucose unbound and bound snapshots are exactly same for OF, OC and IF states. We identified a network of hydrophobic core residues at the center of the transporter that restricts the glucose entry to the cytoplasmic side and act as an intracellular hydrophobic gate. The mechanistic predictions from molecular dynamics simulations are validated using site-directed mutagenesis experiments. Our simulation also revealed hourglass like intermediate states making the pore radius narrower at the center. This work provides new fundamental insights into how substrate-transporter interactions actively change the free energy landscape of the transport cycle to facilitate enhanced transport activity.</p>

scholarly journals Molecular Dynamics Simulations of the First Steps of the Reaction Catalyzed by HIV-1 Protease

2002 ◽  
Vol 83 (2) ◽  
pp. 794-807 ◽  
Author(s):  
Joanna Trylska ◽  
Piotr Bała ◽  
Maciej Geller ◽  
Paweł Grochowski
Keyword(s):  
Molecular Dynamics ◽  
Molecular Dynamics Simulations ◽  
Dynamics Simulations ◽  
Hiv 1

scholarly journals Dynamic regulation of HIV-1 capsid interaction with the restriction factor TRIM5α identified by magic-angle spinning NMR and molecular dynamics simulations

2018 ◽  
Vol 115 (45) ◽  
pp. 11519-11524 ◽  
Author(s):  
Caitlin M. Quinn ◽  
Mingzhang Wang ◽  
Matthew P. Fritz ◽  
Brent Runge ◽  
Jinwoo Ahn ◽  
...  
Keyword(s):  
Molecular Dynamics ◽  
Molecular Dynamics Simulations ◽  
Building Blocks ◽  
Magic Angle Spinning ◽  
Magic Angle ◽  
Capsid Assembly ◽  
Dynamic Regulation ◽  
Angle Spinning ◽  
Dynamics Simulations ◽  
Hiv 1

The host factor protein TRIM5α plays an important role in restricting the host range of HIV-1, interfering with the integrity of the HIV-1 capsid. TRIM5 triggers an antiviral innate immune response by functioning as a capsid pattern recognition receptor, although the precise mechanism by which the restriction is imposed is not completely understood. Here we used an integrated magic-angle spinning nuclear magnetic resonance and molecular dynamics simulations approach to characterize, at atomic resolution, the dynamics of the capsid’s hexameric and pentameric building blocks, and the interactions with TRIM5α in the assembled capsid. Our data indicate that assemblies in the presence of the pentameric subunits are more rigid on the microsecond to millisecond timescales than tubes containing only hexamers. This feature may be of key importance for controlling the capsid’s morphology and stability. In addition, we found that TRIM5α binding to capsid induces global rigidification and perturbs key intermolecular interfaces essential for higher-order capsid assembly, with structural and dynamic changes occurring throughout the entire CA polypeptide chain in the assembly, rather than being limited to a specific protein-protein interface. Taken together, our results suggest that TRIM5α uses several mechanisms to destabilize the capsid lattice, ultimately inducing its disassembly. Our findings add to a growing body of work indicating that dynamic allostery plays a pivotal role in capsid assembly and HIV-1 infectivity.

scholarly journals Hybrid Quantum Mechanical/Molecular Mechanical Molecular Dynamics Simulations of HIV-1 Integrase/Inhibitor Complexes

2007 ◽  
Vol 93 (10) ◽  
pp. 3613-3626 ◽  
Author(s):  
Nadtanet Nunthaboot ◽  
Somsak Pianwanit ◽  
Vudhichai Parasuk ◽  
Jerry O. Ebalunode ◽  
James M. Briggs ◽  
...  
Keyword(s):  
Molecular Dynamics ◽  
Molecular Dynamics Simulations ◽  
Integrase Inhibitor ◽  
Quantum Mechanical ◽  
Dynamics Simulations ◽  
Hiv 1

Υπολογιστικά εργαλεία για την αναζήτηση νέων βιοδραστικών ενώσεων σε επιλεγμένους πρωτεϊνικούς στόχους

2017 ◽  
Author(s):  
Ευτυχία Κρίτση
Keyword(s):  
Molecular Dynamics ◽  
Molecular Docking ◽  
Virtual Screening ◽  
Molecular Dynamics Simulations ◽  
In Silico ◽  
Pharmacophore Modeling ◽  
Lead Optimization ◽  
Dynamics Simulations ◽  
Hiv 1

Στην παρούσα διατριβή πραγματοποιήθηκε εκτενής μελέτη για την αναζήτηση πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων (hits) από χημικές βιβλιοθήκες για τρείς βιολογικούς στόχους, μέσω της εφαρμογής εμπορικά διαθέσιμων in silico τεχνικών και μεθοδολογιών.Οι στόχοι που επιλέχθηκαν ανήκουν σε διαφορετικές κατηγορίες πρωτεϊνών με μεγάλο φαρμακευτικό ενδιαφέρον, που όμως παρουσιάζουν διαφορετικό επίπεδο ωριμότητας όσον αφορά την εφαρμογή υπολογιστικών εργαλείωνγια την ανακάλυψη νέων φαρμακευτικών ενώσεων. Συγκεριμένα, οι στόχοι που μελετήθηκαν είναι οι ακόλουθοι:•το ένζυμο της 14-α διμεθυλάσης της λανοστερόλης (CYP51) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων με αντιμικροβιακές ιδιότητες,•το ένζυμο της HIV τύπου 1 πρωτεάσης (HIV-1 PR) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων με αντι-HIV δράση,•ο διαμεμβρανικός υποδοχέας της Αγγειοτασίνης ΙΙ (ΑΤ1) για την αναζήτηση νέων πρόδρομων βιοδραστικών με αντιυπερτασική δράσηΟι κυριότερες τεχνικές που χρησιμοποιήθηκαν για την αναζήτηση πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων περιλαμβάνουν την Εικονική Σάρωση (Virtual Screening) με χρήση Φαρμακοφόρων Μοντέλων (Pharmacophore modeling), τη Μοριακή Πρόσδεση (Molecular Docking), την πρόβλεψη μοριακών ιδιοτήτων καθώς και Προσομοιώσεις Μοριακής Δυναμικής (Molecular Dynamics Simulations). Η στρατηγική που ακολουθήθηκε διαφέρει σημαντικά ανά στόχο όσον αφορά τη μεθοδολογική προσέγγιση και την επιλογή των υπολογιστικών εργαλείων-αλγορίθμων, δίνοντας έμφαση στη συμπληρωματικότητα των αποτελεσμάτων τους. Για την ανάδειξη των πρόδρομων βιοδραστικών ενώσεων, πραγματοποιήθηκαν in vitro βιολογικές δοκιμές των ενώσεων που προτάθηκαν μέσω των υπολογιστικών τεχνικών. Οι ενώσεις που επιλέχθηκαν παρουσίασαν ανασταλτική δράση (ή συγγένεια πρόσδεσης) σε ικανοποιητικό εύρος τιμών 102 nM–μΜ για να χαρακτηριστούν πρόδρομες βιοδραστικές. Μείζονος σημασίας είναι και το γεγονός ότι οι δομικοί σκελετοί των προτεινόμενων ενώσεων για κάθε στόχο, είναι διαφορετικοί τόσο μεταξύ τους όσο και συγκρινόμενοι με τα υφιστάμενα φαρμακευτικά μόρια. Ως εκ τούτου, μπορούν να αποτελέσουν κατάλληλα "υποστρώματα" για το επόμενο στάδιο που αφορά τη βελτιστοποίησή τους προς ενώσεις-οδηγούς (hit to lead optimization) και δυνητικά προς νέα φαρμακευτικά προϊόντα.

Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document