การศึกษากระบวนการสลับเคาน์เตอร์ไอออนในโรดอปซินด้วยแบบจำลอง QM/MM

ชุตินธร พันธ์วงศ์

Abstract


โรดอปซิน คือ โปรตีนบนชั้นเมมเบรนของเรตินาที่ทำหน้าที่ในการรับแสงสำหรับกระบวนการมองเห็นในสัตว์มีกระดูกสันหลัง โดยมี retinal protonated Schiff base (RPSB) ที่มีประจุ +1 เป็นตัวทำปฏิกิริยาต่อแสงโดยตรงผ่านการเปลี่ยนโครงสร้างจาก 11-cis เป็น all-trans ซึ่งการเปลี่ยนโครงสร้างของ RPSB จะเหนี่ยวนำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของโปรตีนไปตามลำดับจนสิ้นสุดการส่งสัญญานการมองเห็น และหนึ่งในขั้นตอนที่สำคัญ คือ การถ่ายโอนโปรตอนจาก RPSB ไปให้เคาน์เตอร์ไอออนที่มีประจุ -1 ซึ่งยังไม่เป็นที่แน่ชัดว่าจะเป็นกรดกลูตามิกลำดับที่ 113 (E113) หรือลำดับที่ 181 (E181) ทั้งนี้จากการศึกษาโดยนักวิจัยหลายกลุ่ม พบว่ามีความเป็นไปได้สูงที่จะมีการสลับเคาน์เตอร์ไอออนจาก E113 ในสถานะพื้น ไปเป็น E181 ในสถานะ metarhodopsin I ในงานนี้จึงทำการศึกษาถึงกลไกการสลับเคาน์เตอร์ไอออนดังกล่าวโดยคำนวณกำแพงศักย์ของพลังงานอิสระในการรับโปรตอนของ E113 และ การเสียโปรตอนของ E181 ด้วยแบบจำลองที่ใช้การผสมผสานระหว่างกลศาสตร์ควอนตัมและกลศาสตร์ดั้งเดิม (QM/MM) จากผลการศึกษาพบว่าในกระบวนการสลับเคาน์เตอร์ไอออนนั้น จะมีความเป็นไปได้มากกว่าที่จะเริ่มจากการรับโปรตอนของ E113 แทนที่จะเริ่มด้วยการเสียโปรตอนของ E181 อันเป็นผลมาจากอันตรกิริยาต่อคู่ตัวให้หรือตัวรับโปรตอนที่ต่างกันของกรดกลูตามิกทั้งสอง


Keywords


rhodopsin, proton transfer, counterion, molecular simulation

Full Text:

PDF

Refbacks

  • There are currently no refbacks.


SCIENCE  AND  TECHNOLOGY  RMUTT  JOURNAL
คณะวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี
Faculty of Science and Technology
http://www.sci.rmutt.ac.th/stj