I. Kênh canxi TRPC6 và cơ chế điều hòa
Nghiên cứu tập trung vào kênh canxi TRPC6, một yếu tố quan trọng trong điều hòa trương lực cơ trơn ở mạch máu và mô phổi. Cơ chế điều hòa của kênh này liên quan đến sự tương tác giữa protein FKBP12 và vùng nội bào của TRPC6. Các mô phỏng động lực học phân tử kéo dài 20 nanosecond đã được thực hiện để nghiên cứu sự nhận biết phân tử của FKBP12 với peptide mô hình của TRPC6. Kết quả cho thấy peptide phosphoryl hóa có ái lực liên kết cao nhất, nhờ tương tác mạnh giữa nhóm phosphate và các lysine (Lys44 và Lys47) của FKBP12. Điều này làm sáng tỏ cơ chế phân tử đằng sau sự điều hòa kênh canxi TRPC6.
1.1. Tương tác protein protein
Sự tương tác giữa FKBP12 và TRPC6 được phân tích chi tiết thông qua mô phỏng động lực học phân tử. Các tương tác không đồng thời với nhóm ε-NH3⊕ của lysine được quan sát, đặc biệt ở peptide phosphoryl hóa. Điều này cho thấy vai trò quan trọng của các yếu tố cấu trúc bổ sung trong tương tác hóa học giữa hai protein.
1.2. Ứng dụng thực tiễn
Nghiên cứu này cung cấp cơ sở để phát triển các phân tử điều chỉnh hoạt động của kênh canxi TRPC6, có tiềm năng ứng dụng trong điều trị các bệnh liên quan đến mạch máu và hô hấp.
II. Tổng hợp purine và cơ chế enzyme PurE Class I
Nghiên cứu tập trung vào tổng hợp purine, đặc biệt là cơ chế xúc tác của enzyme PurE Class I trong quá trình chuyển đổi N5-CAIR thành CAIR. Các phương pháp nghiên cứu tính toán như lý thuyết hàm mật độ (DFT) đã được sử dụng để khám phá bề mặt năng lượng tiềm năng (PES) của các phản ứng enzyme. Kết quả chỉ ra rằng con đường phản ứng cation là con đường thuận lợi nhất, với sự tham gia của histidine 45 (His45) như một chất nhận/cho proton.
2.1. Cơ chế phản ứng enzyme
Cơ chế phản ứng của PurE Class I được đề xuất gồm ba bước: proton hóa nitơ amide của N5-CAIR bởi His45, di chuyển nhóm carboxyl đến carbon 4 (C4) với sự hình thành liên kết C-C, và cuối cùng là khử proton của CAIR để tạo sản phẩm cuối cùng. Đây là lần đầu tiên cơ chế phân tử của PurE Class I được mô tả chi tiết.
2.2. Ứng dụng trong dược phẩm
Thông tin này có thể được sử dụng để thiết kế các chất ức chế dựa trên cơ chế của PurE Class I, mở ra hướng phát triển các loại thuốc mới trong điều trị các bệnh liên quan đến tổng hợp purine.
III. Gấp cuộn oligomer azobenzene
Nghiên cứu tập trung vào gấp cuộn oligomer của các đơn vị azobenzene, một loại foldamer có khả năng tạo cấu trúc ba chiều xác định. Các mô phỏng Monte Carlo và động lực học phân tử (MD) đã được thực hiện để nghiên cứu tính chất động học của các oligomer này. Kết quả cho thấy hai cấu trúc xoắn ốc là cực tiểu toàn cục trong các cấu hình được tạo ra. Mô phỏng trao đổi phân tử (REMD) đã thành công trong việc lấy mẫu cả hai cấu trúc xoắn ốc trái và phải.
3.1. Tính chất động học
Các mô phỏng REMD cho thấy sự chuyển đổi giữa hai cấu trúc xoắn ốc có thể xảy ra ở giữa cấu trúc, không nhất thiết ở đầu phân tử. Điều này làm sáng tỏ cơ chế phân tử đằng sau sự gấp cuộn của các oligomer azobenzene.
3.2. Ứng dụng trong thiết kế vật liệu
Nghiên cứu này cung cấp cơ sở để thiết kế các vật liệu nano với cấu trúc xác định, có tiềm năng ứng dụng trong lĩnh vực hóa sinh học và công nghệ vật liệu.
