To investigate the effect of trifluoperazine(TFP) on $Ca^{2+}$-binding process of calmodulin (CAM), molecular dynamics simulations were carried out with CVFF system of program, DISCOVER and the environment was modeled with a distance-dependent dielectric permittivity. By using interactive computer graphics, seven models of CAM were constructed based on sequential $Ca^{2+]$-occupancy in N-terminal domain and TFP-occupancy. These models were also built from such a premise that TFP can participate in $Ca^{2+}$-binding process of N-terminal domain. The $Ca^{2+}$-dependence of TFP-binding provides an information about the location of the $Ca^{2+}$-binding sites that affect TFP-binding. Loop-selectivity of the first $Ca^{2+}$ in N-terminal domain is determined by the difference between $Ca^{2+}$-affinity of two EF hands. In the analysis of resulting structure, TFP-accessibility for selected residues as hydrophobic pocket led to the conclusion that one $Ca^{2+}$ must be bound to EFII for TFP to bind to CAM. The first $Ca^{2+}$ in N-terminal domain binds to EFII better than EFI. In cooperativity, the measurement of the distance between each center of mass of two EF hand in the model systems provides an insight that electrostatic attraction between each $Ca^{2+}$ and four surface residues of the other loop(EACL) plays a dominant role. TFP increases EACL in the second $Ca^{2+}$-binding of N-terminal domain of CAM. In particular, in ASP 20, ASP 56, ASP 58. As the result of the effect, the second $Ca^{2+}$-affinity and cooperativity in $Ca^{2+}$-binding of N-terminl domain increase.
칼모둘린은 칼슘이 관련된 다양한 생체내 신호전달 체계에 관련되어 신호전달을 제어하는 단백질이다. 트리플루오페라진은 효소억제제로서 칼모둘린의 소수성 포켓에 결합을 한다. 칼모둘린의 칼슘 결합과정에서의 트리플루오페라진의 영향을 조사하기위하여 N-terminal domain의 순차적 칼슘점유도와 트리플루오페라진의 점유도에 따른 일곱개의 모델 시스템에 대하여 298 K 에서 분자동역학적 모의실험을 수행하였다. 이 모델들은 트리플루오페라진이 N-terminal domain에 두번째 칼슘이 결합하는 과정에 참여할수도 있다는 전제로 부터 출발하였다. 왜냐하면 트리플루오페라진이 칼모둘린에 결합되기 위해서는 반드시 한개 혹은 두개의 칼슘이 칼모둘린의 N-terminal domain에 결합하여야만 하기 때문이다. 트리플루오페라진 결합의 칼슘의존성은 트리플루오페라진 결합에 영향을 미치는 칼슘결합장소의 위치에 대한 정보를 준다. 첫번째 칼슘의 루프선택성은 두개의 EF hands사이의 칼슘친화도의 차이에 의해 결정난다. 계산된 구조의 분석에서 소수성 포켓에 대한 트리플루오페라진의 접근도의 계산은 트리플루오페라진이 결합하기위해서 하나 혹은 두개의 칼슘이 EF II에 반드시 결합해야한다는 결론을 가져왔다. 또, N-terminal domain의 첫번째 칼슘은 EFI 보다는 EFII에 더 잘 들어간다는 결과도 얻을 수 있었다. 각 칼슘과 다른 루프의 표면 레지듀간의 인력이 칼슘 결합의 협동성에 중요한 역할을 한다는 사실도 알아 내었다. 트리플루오페라진은 N-terminal domain의 두번째 칼슘 결합과정에서 앞의 인력을 증가시키며, 특히 ASP 22, ASP 56, ASP 58에서 그 효과는 두드러지게 나타난다. 그래서 트리플루오페라진은 칼슘의 협동성과 친화도를 증가시킨다.
