Az antithrombin III – pentaszacharid komplex kialakulásának és az antithrombin III alap inhibíciós potenciáljának modellezése

Az antitrombin egy speciális hajtogatódással rendelkező fehérjecsalád, a szerpinek (szerin proteáz inhibitorok) közé tartozó proteáz inhibitor, a koagulációs kaszkád fontos szabályozója. Erről a fehérjéről számos röntgendiffrakciós szerkezet érhető el. Mivel az ilyen szerkezeteket a kristályerők is befolyásolják, így ezek alapján az oldatbeli, alapvetően dinamikus szerkezet-funkció összefüggésekre csak áttételesen következtethetünk.
Az in silico módszerek közül a molekuladinamikai szimulációk alkalmasak a dinamikus sajátságok vizsgálatára, azonban a vizsgálható időtartam korlátozott. Az alacsony valószínűségű (ritka) események tanulmányozására nem egyensúlyi módszerek, például metadinamika vagy umbrella sampling használhatók. A metadinamika előre meghatározott kollektív változók függvényében teszi lehetővé a szabadentalpia-felület feltérképezését azáltal, hogy a potenciális energiát a rendszer időben korábbi állapotaitól függő tagokkal módosítja.
A pentaszacharidot nem kötő antitrombin RCL hurokjának röntgendiffrakciós vizsgálatok alapján legalább két különböző konformációja lehetséges. Metadinamikai szimulációink alapján a zártabb forma nyitottabb formába alakulásának energiagátja mintegy 15-25 kJ/mol-nak adódott. A nyitott konformációból kiindulva azonban nem minden esetben alakult ki a zártabb forma, ami feltehetően az utóbbi sokkal kisebb konformációs változatosságával magyarázható.
A heparin pentaszacharidot kötő antitrombin röntgendiffrakciós úton meghatározott szerkezetei a D hélixen túl a hinge régió helyzetében térnek el egymástól. Metadinamikai szimulációk eredményei szerint a pentaszacharid-kötött antitrombinból a hinge régió a béta-redők közé zárt helyzetből legfeljebb 40 kJ/mol energiagát leküzdésével kimozdítható.
Az antitrombin pentaszacharid kötési mechanizmusának vizsgálata céljából az idraparinuxhoz kötött antitrombinból a pentaszacharid eltávolítását umbrella sampling módszerrel vizsgálva a szükséges munkavégzés mintegy 75 kJ/mol-nak adódott. Az eredmények alapján a H alegység távolodik el leghamarabb a fehérjétől, a D alegyég a legkésőbb.