流動相膜におけるPLD2-PI(4,5)P2相互作用。構造モデルと分子動力学シミュレーション

PLD2-PI(4,5)P2 interactions in fluid phase membranes: Structural modeling and molecular dynamics simulations.

• Kyungreem Han
• Richard W Pastor
• Cristina Fenollar-Ferrer

抄録

ホスホリパーゼD2(PLD2)とホスファチジルイノシトール(4,5)-ビスフォスフェート(PIP2)の相互作用は、多くの生理学的プロセスの重要なステップと考えられています。ここで我々は、テンプレートベースの第一原理モデリング技術を組み合わせてヒトPLD2（hPLD2）の全長モデルを構築し、hPLD2とPIP2の相互作用を決定するために複雑な膜と接触しているタンパク質のマイクロ秒全原子分子動力学（MD）シミュレーションを使用しています。MDシミュレーションの結果、分子間相互作用は、特定のPIP2リン酸基とhPLD2残基の間で優先的に起こることが明らかになった。最も強く相互作用する残基は、pboxコンセンサス配列（PX）とプレックストリン相同性（PH）ドメインのアルギニンである。相互作用ネットワークは、アミノ酸、ＰＩＰ２、および１-パルミトイル-２-オレイル-ｓｎ-グリセロ-３-ホスファチジン酸（ＰＯＰＡ）からなるタンパク質-膜界面でのクラスター形成を示す；最大のクラスターはＰＨドメイン内にあった。

Interaction of phospholipase D2 (PLD2) with phosphatidylinositol (4,5)-bisphosphate (PIP2) is regarded as the critical step of numerous physiological processes. Here we build a full-length model of human PLD2 (hPLD2) combining template-based and ab initio modeling techniques and use microsecond all-atom molecular dynamics (MD) simulations of the protein in contact with a complex membrane to determine hPLD2-PIP2 interactions. MD simulations reveal that the intermolecular interactions preferentially occur between specific PIP2 phosphate groups and hPLD2 residues; the most strongly interacting residues are arginine at the pbox consensus sequence (PX) and pleckstrin homology (PH) domain. Interaction networks indicate formation of clusters at the protein-membrane interface consisting of amino acids, PIP2, and 1-palmitoyl-2-oleoyl-sn-glycero-3-phosphatidic acid (POPA); the largest cluster was in the PH domain.