黏着斑激酶FAK的结构-功能关系模拟

目的承接细胞膜以及胞内细胞骨架连接的黏附斑激酶(FAK)是细胞感知、转导外界力学信号的重要分子体系,主要含有FERM、Kinase、Linker2、FAT等结构域,具有酶与支架双重功能,其功能的发挥依赖于外力作用下自身构象的调整。但是由于目前尚无FAK全分子微观结构,其不同结构域之间的互作特征及其力学因素调控下的微观结构动力学尚不清楚。方法结合基于AI的蛋白结构预测方法与平衡分子动力学模拟方法,考察了FAK全分子结构特征;采用力致分子动力学进行恒力或恒速条件下FAK去折叠模拟,考察其力致去折叠过程。重点通过不同结构域之间的互作及其力致去折叠特征阐释其结构-功能关系。结果无外力作用下:由于Linker2结构域自身的柔性,导致其C端的FAT结构域可以与其N端的FERM结构域相互作用,进而调控FERM与Kinase结构域之间的相互作用,提示外力对其酶功能的调控。有外力作用下:FAT与Linker2结构域最先去折叠,其去折叠行为暴露了FERM-Kinase结构域,使其更好发挥酶功能。另外,FAK全分子中FAT结构域的力致去折叠与单独FAT去折叠路径一致,而且FAT局部去折叠有利于其与paxillin的结合。提示外力对其支架功能的调控。结论本研究采用模拟方法预测了外力调控FAK功能的微观结构动力学特征,为深入阐释FAK的生物学功能提供基础。