Die Zerlegung des Flaschenbürstenmoleküls: Atomar-detaillierte strukturelle Dynamik von Mucinen

Zusammenfassung Mucine, die biomolekularen Komponenten von Schleim, sind Glykoproteine, die eine dicke physikalische Barriere an allen Gewebe-Luft-Schnittstellen bilden und somit eine erste Verteidigungslinie gegen Krankheitserreger darstellen. Die strukturellen Merkmale von Mucinen und ihre Interaktionen mit anderen Biomolekülen sind aufgrund der Herausforderungen bei ihrer hochauflösenden Charakterisierung weitgehend unerforscht geblieben. Durch die Kombination begrenzter Massenspektrometrie-Glykomik und Proteinsequenzierungsdaten präsentieren wir all-atom, explizit solvierte molekulare Dynamiksimulationen eines wichtigen respiratorischen Mucins, MUC5B. Wir erläutern die Schlüsselkräfte und Freiheitsgrade, die durch die umfangreiche O-Glykosylierung auferlegt werden, welche die kanonisch beobachteten, flaschenbürstenähnlichen Strukturen diesen ansonsten intrinsisch ungeordneten Protein-Rückgrats verleihen. Wir vergleichen unsere Simulationsergebnisse mit statischen Strukturen, die in aktuellen Experimenten mit Rastertunnelmikroskopie beobachtet wurden, sowie anderen veröffentlichten experimentellen Arbeiten. Unsere Arbeit präsentiert einen generalisierbaren Rahmen zur Untersuchung der Dynamik und Interaktionen von Mucinen, die Aufschluss über strukturelle Details geben kann, die derzeit experimentellen Techniken unzugänglich sind.