Токсическое действие фуллерена и его производных на трансмембранные β2-адренорецепторы

Многочисленные эксперименты показали, что фуллерен (C) и его производные могут связываться с белками и влиять на их биологические функции. В этом исследовании изучали взаимодействие фуллерена с β-адренорецептором (βAR). Результаты молекулярно-динамического моделирования показали, что фуллерен связывается с внеклеточной петлёй 2 (ECL2) и внутриклеточной петлёй 2 (ICL2) βAR посредством гидрофобных взаимодействий и π–π-взаимодействий. В траектории C_in1 вследствие π–π-взаимодействий молекул фуллерена с остатками фенилаланина (PHE) и пролина (PRO) в ICL2 эта петля полностью развернулась в сторону фуллерена, который медленно перемещался в липидную мембрану. При размещении пяти молекул фуллерена с внеклеточной стороны они преимущественно объединялись в устойчивый кластер (деформированный тетраэдрический агрегат) и почти не влияли на структуру βAR. Гидроксильные группы производных фуллерена C(OH)ₓ (X — число гидроксильных групп; X = 4 или 8) могут образовывать прочные водородные связи с ECL2, спиралью 6 и спиралью 7 βAR. Подобно нескольким когтям, гидроксильные группы прочно захватывают βAR, блокируя вход лигандов. Результаты моделирования показали, что фуллерен и его производные могут существенно влиять на локальную структуру βAR, особенно вызывая деформацию спирали 4, но не приводят к значительным изменениям общей структуры. Установлено, что фуллерен не конкурировал с лигандами за участки связывания, а препятствовал их проникновению в канал, ведущий к карману. Все приведённые наблюдения указывают на возможную цитотоксичность фуллерена и его производных.