Ключевые слова: ультраметрическая математическая модель, цикл белка-фермента
Аннотация
В данной работе мы приводим результаты разносторонних исследований ультраметрической математической модели рабочего цикла белка-фермента, расширяющие распространенные представления о регуляции ферментативной активности, а также даем их физическую интерпретацию. Модель заключается в представлении многомерного сильно пересеченного энергетического ландшафта белка иерархией вложенных друг в друга бассейнов локальных минимумов и в аппроксимации динамики белка ультраметрическим случайным блужданием. Ультраметрическое случайное блуждание, в отличие от случайного блуждания в низкоразмерном евклидовом пространстве, релевантно многомасштабной конформационной динамике белка и согласуется с наблюдаемыми особенностями кинетики ферментативной реакции. Мы показываем, что противоречивые, на первый взгляд, регуляторные свойства ферментов следствие универсальной сложности конформационной динамики белка, обусловленной его энергетическим ландшафтом. Ультраметрическая модель позволяет увидеть различные пути регуляции ферментативной активности.
Keywords: ultrametric mathematical model, protein operation cycle
Abstract
In this paper, we present the results of comprehensive studies of an ultrametric mathematical model for the protein operation cycle and give their physical interpretation. The results extend a familiar view on regulation of enzymatic activity. The model includes representation of a multidimensional rugged energy landscape of a protein by a hierarchy of nested basins of local minima and approximation of protein dynamics with an ultrametric random walk. In contrast to random walk in low-dimensional Euclidean space, the ultrametric model is relevant to multiscale protein conformational dynamics. The ultrametric model is also consistent with observed enzyme kinetics features.We show that the properties of regulatory of enzymes, contradictory at first glance, are a result of the universal complexity of protein conformational dynamics specifi ed by protein energy landscape. The ultrametric model allows to see different ways to regulate enzymatic activity.
[ Full text ]