力致粘着斑激酶FAT结构域去折叠的分子模拟

目的黏着斑激酶(focal adhesion kinase,FAK)依赖其激酶和支架功能的协同作用介导细胞迁移、分化等生物学过程,而其C端的FAT(Focal Adhesion Targeting Domain)结构域是FAK支架功能的载体,直接参与和Src、Paxillin、Talin等蛋白的结合。作为调控细胞感知外界力学微环境的重要分子体系,力学因素如何调控FAK自身结构,尤其是FAT结构域,进而调控其功能尚不清楚。方法首先利用平衡分子动力学进行FAT平衡模拟,评估其结构稳定性;接着采用力致分子动力学进行FAT去折叠模拟,考察其力致去折叠过程;最后采用分子对接方法,考察不同去折叠构象态与配体Paxillin的结合能力,分析外力对FAT-Paxillin相互作用的调控。结果FAT结构域在受力去折叠过程中出现3个典型结构,伸长量分别在5、13、23 nm左右,并且发现其N端和H4螺旋之间两对盐桥(D922-R1042和D1039-R919)的破坏是FAT开始发生去折叠的关键。进一步通过比较未发生去折叠以及三个典型去折叠中间态分别与Paxillin的LD2和LD4结构域对接的结合自由能,发现第一态具有最强的结合能力,提示力对FAT-Paxillin相互作用的调控作用。结论本工作从微观结构动力学角度考察了FAT结构域的结构-功能关系,为深入阐释FAK的生物学功能提供基础。