亮氨酸拉链中的触发序列辅助其二聚化：模拟结果

亮氨酸拉链是二聚化为卷曲螺旋结构的 $\alpha$ 螺旋单体。二聚化的各种情形涵盖了从在二聚化过程中形成 $\alpha$ 螺旋的无结构单体的相互作用，到预形成的 $\alpha$ 螺旋单体的二聚化。另一种被提出的可能性，即触发序列假说（M. O. Steinmetz et al., Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2007, 104, 7062-7067），是每个单体的 C 端（CT）部分作为触发序列先进行二聚化，随后每个单体剩余的 N 端（NT）部分（处于部分有序状态）拉链式结合在一起形成卷曲螺旋。在本工作中，基于先前引入的（R. I. Cukier, J. Chem. Phys. 2011, 134, 045104）哈密顿温度副本交换均方（HTREM_MS）方法的扩展，我们开发了计算探索触发序列假说的方法，该方法在势能与动能上缩放哈密顿量以普遍增强采样，并辅以额外约束以增强在构象空间目标区域的采样。该方法被应用于酵母转录激活因子 GCN4 的33残基亮氨酸拉链（GCN4-p1）的31残基截短体。使用多种 HTREM_MS 模拟，我们发现当单体的 NT 部分分离时，二聚体中一个单体的 NT 变得无序。相反，当单体的 CT 部分分离时，两个单体均保持 $\alpha$ 螺旋结构。这些模拟表明 CT 确实起到了触发序列的作用，并且与无序的 NT 相一致。我们还研究了无序的 NT 是否能被诱导重新形成二聚化的亮氨酸拉链。结果是可以的，但 NT 中 $\alpha$ 螺旋氢键结构的恢复存在一定不足。