Synthesizing Amino Acids Modified with Reactive Carbonyls <em>In silico</em> to Assess Structural Effects Using Molecular Dynamics Simulations

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作者
Rafael Pineda-Alemán,Camila Cabarcas-Herrera,Antistio Alvíz‐Amador,Humberto Pérez-González,Erika Rodríguez-Cavallo,Darío Méndez-Cuadro
出处
期刊:Journal of Visualized Experiments [MyJoVE Corporation]
卷期号: (206)
标识
DOI:10.3791/66605
摘要

Protein carbonylation by reactive aldehydes derived from lipid peroxidation leads to cross-linking, oligomerization, and aggregation of proteins, causing intracellular damage, impaired cell functions, and, ultimately, cell death. It has been described in aging and several age-related chronic conditions. However, the basis of structural changes related to the loss of function in protein targets is still not well understood. Hence, a route to the in silico construction of new parameters for amino acids carbonylated with reactive carbonyl species derived from fatty acid oxidation is described. The Michael adducts for Cys, His, and Lys with 4-hydroxy-2-nonenal (HNE), 4-hydroxy-2-hexenal (HHE), and a furan ring form for 4-Oxo-2-nonenal (ONE), were built, while malondialdehyde (MDA) was directly attached to each residue. The protocol describes details for the construction, geometry optimization, assignment of charges, missing bonds, angles, dihedral angles parameters, and its validation for each modified residue structure. As a result, structural effects induced by the carbonylation with these lipid derivatives have been measured by molecular dynamics simulations on different protein systems such as the thioredoxin enzyme, bovine serum albumin and the membrane Zu-5-ankyrin domain employing root-mean-square deviation (RMSD), root mean square fluctuation (RMSF), structural secondary prediction (DSSP) and the solvent-accessible surface area analysis (SASA), among others.

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