В молекулах белка могут происходить конформационные изменения под действием гидродинамических сил. Некоторые белки, используя это явление, служат датчиком напряжения сдвига и/или механического растяжения. Показательным примером является т.н. фактор фон Виллебранда VWF - белок плазмы крови, участвующий в адгезии тромбоцитов. С его помощью тромбоциты прикрепляются к месту повреждения кровеносного сосуда на начальных этапах клеточного гемостаза. Благодаря механо-химической активации VWF, тромбоциты не агрегируют прямо в кровотоке, но могут "определить" места, где необходима их агрегация для предотвращения кровотечения. Особый интерес для исследователей представляет трехдоменный фрагмент A1A2A3 этого белка, поскольку именно эти глобулярные домены во многом определяют гемостатические функции VWF: А1 обуславливает прикрепление тромбоцитов к VWF, A2 содержит протеолитический сайт, позволяя контролировать длину мультимеров VWF, циркулирующих в кровотоке, A3 - важен для адгезии VWF к коллагену.
Международным научным коллективом, в состав которого вошли ст.н.с. кафедры биофизики А.В. Беляев и студентка 2 года магистратуры Д.О. Юркова, была разработана крупно-зернистая молекулярно-динамическая компьютерная модель трехдоменного фрагмента A1A2A3 фактора Виллебранда (VWF) и исследована его динамика в сдвиговом потоке вязкой жидкости. В настоящей работе использовали компьютерное моделирование для наблюдения, анализа и количественной оценки движения и анфолдинга A1A2A3-фрагмента фактора фон Виллебранда в сдвиговом потоке вязкой жидкости. Было показано, что при повышении напряжений сдвига в жидкости происходит последовательная перестройка структуры белка на различных пространственных масштабах. Результаты работы позволяют сделать ряд биофизических выводов о механизмах функционирования фактора Виллебранда как одного из главных молекулярных элементов-сенсоров в системе клеточного гемостаза. Понимание динамики молекулы VWF под действием гидродинамических сил поможет лучше понять взаимосвязь структуры и биомеханических свойств этого белка, уточнить физические механизмы механо-рецепции в системе тромбоцитарного гемостаза, а также открывает пути к молекулярному дизайну новых лекарственные препаратов и антиагрегантов.
Languin-Cattoën, O.; Laborie, E.; Yurkova, D.O.; Melchionna, S.; Derreumaux, P.; Belyaev, A.V.; Sterpone, F. Exposure of Von Willebrand Factor Cleavage Site in A1A2A3-Fragment under Extreme Hydrodynamic Shear. // Polymers 2021, 13, 3912. [URL] [DOI] [PDF]