The ubiquitous mutation from serine (WT) to asparagine at residue 31 (S31N) in the influenza A M2 channel renders it insensitive to amantadine (AMT) and rimantadine (RMT) block, but it is unknown whether the inhibition results from weak binding or incomplete block. Two-electrode voltage clamp (TEVC) of transfected Xenopus oocytes revealed that the M2 S31N channel is essentially fully blocked by AMT at 10 mM, demonstrating that, albeit weak, AMT binding in a channel results in complete block of its proton current. In contrast, RMT achieves only a modest degree of block in the M2 S31N channel at 1 mM, with very little increase in block at 10 mM, indicating that the RMT binding site in the channel saturates with only modest block. From exponential curve fits to families of proton current wash-in and wash-out traces, the association rate constant (k1) is somewhat decreased for both AMT and RMT in the S31N, but the dissociation rate constant (k2) is dramatically increased compared with WT. The potentials of mean force (PMF) from adaptive biasing force (ABF) molecular dynamics simulations predict that rate constants should be exquisitely sensitive to the charge state of the His37 selectivity filter of M2. With one exception out of eight cases, predictions from the simulations with one and three charged side chains bracket the experimental rate constants, as expected for the acidic bath used in the TEVC assay. From simulations, the weak binding can be accounted for by changes in the potentials of mean force, but the partial block by RMT remains unexplained.

中文翻译：

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金刚乙胺部分阻断甲型流感 M2 S31N 中金刚胺的解离增加

甲型流感病毒 M2 通道中第 31 位残基 (S31N) 从丝氨酸 (WT) 到天冬酰胺的普遍突变使其对金刚烷胺 (AMT) 和金刚乙胺 (RMT) 阻断不敏感，但尚不清楚抑制作用是弱结合还是不完全堵塞。转染非洲爪蟾卵母细胞的双电极电压钳 (TEVC) 显示 M2 S31N 通道基本上被 10 mM 的 AMT 完全阻断，这表明，尽管 AMT 结合微弱，但通道中的 AMT 会导致其质子电流的完全阻断。相比之下，RMT 在 1 mM 时仅在 M2 S31N 通道中实现适度的阻滞，在 10 mM 时阻滞几乎没有增加，表明通道中的 RMT 结合位点仅在适度阻滞时达到饱和。从指数曲线拟合到质子电流冲入和冲出轨迹系列，S31N 中 AMT 和 RMT 的结合速率常数 (k1) 有所降低，但与 WT 相比，解离速率常数 (k2) 显着增加。来自自适应偏置力 (ABF) 分子动力学模拟的平均力 (PMF) 电位预测速率常数应该对 M2 的 His37 选择性过滤器的电荷状态非常敏感。除了八种情况中的一个例外，来自带有一个和三个带电侧链的模拟的预测包含了实验速率常数，正如 TEVC 测定中使用的酸性浴所预期的那样。从模拟中，弱结合可以通过平均力势的变化来解释，但 RMT 的部分阻滞仍然无法解释。但与 WT 相比，解离速率常数 (k2) 显着增加。来自自适应偏置力 (ABF) 分子动力学模拟的平均力 (PMF) 电位预测速率常数应该对 M2 的 His37 选择性过滤器的电荷状态非常敏感。除了八种情况中的一个例外，来自带有一个和三个带电侧链的模拟的预测包含了实验速率常数，正如 TEVC 测定中使用的酸性浴所预期的那样。从模拟中，弱结合可以通过平均力势的变化来解释，但 RMT 的部分阻滞仍然无法解释。但与 WT 相比，解离速率常数 (k2) 显着增加。来自自适应偏置力 (ABF) 分子动力学模拟的平均力 (PMF) 电位预测速率常数应该对 M2 的 His37 选择性过滤器的电荷状态非常敏感。除了八种情况中的一个例外，来自带有一个和三个带电侧链的模拟的预测包含了实验速率常数，正如 TEVC 测定中使用的酸性浴所预期的那样。从模拟中，弱结合可以通过平均力势的变化来解释，但 RMT 的部分阻滞仍然无法解释。来自自适应偏置力 (ABF) 分子动力学模拟的平均力 (PMF) 电位预测速率常数应该对 M2 的 His37 选择性过滤器的电荷状态非常敏感。除了八种情况中的一个例外，来自带有一个和三个带电侧链的模拟的预测包含了实验速率常数，正如 TEVC 测定中使用的酸性浴所预期的那样。从模拟中，弱结合可以通过平均力势的变化来解释，但 RMT 的部分阻滞仍然无法解释。来自自适应偏置力 (ABF) 分子动力学模拟的平均力 (PMF) 电位预测速率常数应该对 M2 的 His37 选择性过滤器的电荷状态非常敏感。除了八种情况中的一个例外，来自带有一个和三个带电侧链的模拟的预测包含了实验速率常数，正如 TEVC 测定中使用的酸性浴所预期的那样。从模拟中，弱结合可以通过平均力势的变化来解释，但 RMT 的部分阻滞仍然无法解释。