Abstract P-2: Modeling Encapsulated Lipid Molecules in Cryo-EM Maps of Membrane Complexes
Notice bibliographique
Résumé
Background: Membrane complexes are of great importance for cell functioning.Among the best studied complexes are rotor ATPases which create ATP from ADP, or vice versa (J.E.Walker, Biochem.Soc.Trans.41, pp.1-16, 2013).Generally, rotor ATPases consist of a soluble part and a membraneembedded part.The membrane part includes a c-ringa symmetric oligomer of subunits c, which is rotating in the membrane during the protein operation.The inside pore of the c-rings in some cases is plugged by phospholipids.While the protein components are well ordered in the structures, the surrounding lipid molecules, including those trapped inside the c-ring, usually are not resolved.Most probably this is due to the great flexibility of lipids (P.Buslaev et al., J. Chem.Theory Compyt.12, pp.1019-1028, 2017) and lack of specific lipid-protein interactions, or due to techniques used for sample preparation.Recently, a Cryo-EM structure of spinach chloroplast ATPase with recognizable densities in the membrane region has become available, providing an opportunity to compare the modeled lipid positions with the experimental data (A.Hahn et al., Science eaat4318, 2018).Methods: We introduce nature-inspired approach to model the lipids inside the c-ring.It uses a biasing force to assemble the whole ring, essentially by incorporating experimental restraints into the coarse grained (CG) molecular dynamics (MD) simulation.The numerical comparison of modeled lipid densities with the EM maps was performed using the real space correlation coefficient (RSCC). Results:The structures converged into an assembled ring.The numbers of lipids trapped at the loop side and the NC-side were consistent in different runs: 9 to 11 and 13 to 15, respectively.However, RSCC of modeled lipid densities with the EM map was poor.Thus, we conducted short CG simulations where lipids were removed one-by-one to maximize RSCC (Fig. 1).The best fit (RSCC > 0.8) was observed for a system with 6 lipids at the loop side and 9 lipids at the NC side.The obtained systems were converted to atomistic models and were stable for several hundreds of nanoseconds.The atomistic models also correlated with experimental data well (RSCC > 0.8) and showed the same trend as densities for coarse grained simulations. Conclusion:We expect that the approach will be helpful for modelling of the lipids encapsulated within membrane protein and for studies of assembly of membrane complexes.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
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Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,002 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,008 | 0,001 |
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.
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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 source (Gemma direct ou Codex distillé), 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 ».