A computational study of barium blockades in the KcsA potassium channel based on multi-ion potential of mean force calculations and free energy perturbation
Notice bibliographique
Résumé
Electrophysiological studies have established that the permeation of Ba(2+) ions through the KcsA K(+)-channel is impeded by the presence of K(+) ions in the external solution, while no effect is observed for external Na(+) ions. This Ba(2+) "lock-in" effect suggests that at least one of the external binding sites of the KcsA channel is thermodynamically selective for K(+). We used molecular dynamics simulations to interpret these lock-in experiments in the context of the crystallographic structure of KcsA. Assuming that the Ba(2+) is bound in site S(2) in the dominant blocked state, we examine the conditions that could impede its translocation and cause the observed "lock-in" effect. Although the binding of a K(+) ion to site S(1) when site S(2) is occupied by Ba(2+) is prohibitively high in energy (>10 kcal/mol), binding to site S0 appears to be more plausible (ΔG > 4 kcal/mol). The 2D potential of mean force (PMF) for the simultaneous translocation of Ba(2+) from site S(2) to site S(1) and of a K(+) ion on the extracellular side shows a barrier that is consistent with the concept of external lock-in. The barrier opposing the movement of Ba(2+) is very high when a cation is in site S(0), and considerably smaller when the site is unoccupied. Furthermore, free energy perturbation calculations show that site S(0) is selective for K(+) by 1.8 kcal/mol when S(2) is occupied by Ba(2+). However, the same site S(0) is nonselective when site S(2) is occupied by K(+), which shows that the presence of Ba(2+) affects the selectivity of the pore. A theoretical framework within classical rate theory is presented to incorporate the concentration dependence of the external ions on the lock-in effect.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
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Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».