Conformations of KRAS4B Affected by Its Partner Binding and G12C Mutation: Insights from GaMD Trajectory-Image Transformation-Based Deep Learning

变构调节 突变 计算机科学 GTP' 功能(生物学) 分子动力学 化学 生物物理学 生物系统 计算生物学 生物 遗传学 基因 生物化学 受体 计算化学
作者
Jianzhong Chen,Jian Wang,Wanchun Yang,Lu Zhao,Guodong Hu
出处
期刊:Journal of Chemical Information and Modeling [American Chemical Society]
卷期号:64 (17): 6880-6898 被引量:61
标识
DOI:10.1021/acs.jcim.4c01174
摘要

Binding of partners and mutations highly affects the conformational dynamics of KRAS4B, which is of significance for deeply understanding its function. Gaussian accelerated molecular dynamics (GaMD) simulations followed by deep learning (DL) and principal component analysis (PCA) were carried out to probe the effect of G12C and binding of three partners NF1, RAF1, and SOS1 on the conformation alterations of KRAS4B. DL reveals that G12C and binding of partners result in alterations in the contacts of key structure domains, such as the switch domains SW1 and SW2 together with the loops L4, L5, and P-loop. Binding of NF1, RAF1, and SOS1 constrains the structural fluctuation of SW1, SW2, L4, and L5; on the contrary, G12C leads to the instability of these four structure domains. The analyses of free energy landscapes (FELs) and PCA also show that binding of partners maintains the stability of the conformational states of KRAS4B while G12C induces greater mobility of the switch domains SW1 and SW2, which produces significant impacts on the interactions of GTP with SW1, L4, and L5. Our findings suggest that partner binding and G12C play important roles in the activity and allosteric regulation of KRAS4B, which may theoretically aid in further understanding the function of KRAS4B.
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