Computational Insights into Protein Aging: Spontaneous Deamidation of Glutamine
Notice bibliographique
Résumé
Spontaneous deamidation of amino acids is a physiologically important process, particularly for protein aging and diseases. Despite its widespread occurrence, the mechanism of glutamine deamidation particularly within proteins remains poorly understood. We have used a multiscale computational approach to investigate glutamine deamidation in the tripeptide Glycine–Glutamine–Glycine (Gly–Gln–Gly) and γS-Crystallin protein. Specifically, both the 5- and 6-membered water-assisted deamidation pathways in the tripeptide have been elucidated and compared. Both are found to occur in three stages: iminol formation, cyclization, and deamination. The rate-limiting step in each mechanism is nucleophilic attack of the backbone iminol nitrogen, formed in the first stage, at the glutamine’s side-chain carbonyl carbon. For the 6- and 5-membered mechanisms, this occurs with a free energy cost of 136.4 and 179.5 kJ mol –1, respectively. Thus, overall, in the Gly–Gln–Gly tripeptide, the 6-membered pathway is preferred. Furthermore, the free energies for forming cyclic intermediates and products at selected Gln residues (based on experimentally reported % deamidation) in γS-Crystallin have been obtained. It is found that the 5-membered product complex is exergonic at −25.3 kJ mol –1, while the 6-membered product complex is calculated to be endergonic at 90.7 kJ mol –1 . Thus, the deamidation pathway in folded and constrained proteins may not exclusively follow the 6-membered route. Molecular dynamics (MD) simulations of γS-Crystallin indicate that deamidation is more likely to occur when two or more water molecules are in the proximity of the glutamine residue. Consequently, significant conformational changes are found to accompany Gln120 deamidation in γS-Crystallin. This in turn can influence water availability at the other Gln residues considered and hence potentially their deamidation. Collectively, these results provide comprehensive insights into spontaneous water-assisted deamidation of glutamine residues in peptides and into the role and impact of Gln deamidation in proteins.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,002 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 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 ».