hrvatski

STUDIJA PONAŠANJA NESAVIJENOG POLIPEPTIDNOG LANCA U MEMBRANI UZ POMOĆ RAČUNALSKIH METODA MOLEKULARNE MEHANIKE

Prof. dr.sc. Davor Juretić i njegovi suradnici razvili su algoritam koji kreira sekvence peptida po uzoru na žablje antimikrobne peptide. Nekoliko sekvenci dobivenih tim algoritmom je i sintetizirano te su podvrgnuti eksperimentima. Jedan od peptida (DESC1) je pokazao iznimno dobra antimikrobna svojstva (terapeutski indeks > 100). Terapeutski indeks je pokazatelj selektivnosti određenog spoja, što je veći, to je veća selektivnost. Računa se kao omjer koncentracije koja razori pedeset posto eritrocita i minimalne koncentracije dovoljne da potpuno inhibira rast bakterija preko noći. Cilj projekta na kojem sam radio diplomski je objasniti mehanizam aktivnosti i selektivnosti peptida DESC1 na molekularnoj razini. Eksperimentalnim metodama nije moguće dobiti uvid u dinamiku na toj rezoluciji koja je potrebna za objašnjenje ovih fenomena. Iz tih razloga smo se odlučili na metodu računalnih simulacija. Budući da je ovaj projekt iznimno kompliciran, u diplomskom radu je napravljena prva faza projekta odnosno priprema za veliki broj dugih simulacija. Za takvu pripremu je potrebno u relativno kraćim simulacijama proučiti ponašanje peptida u vodi i interakciji s membranom. Koristeći programski paket GROMACS v. 3.3 pokrenuli smo pet različitih simulacija peptida u vodi, u vodi u blizini membrane, u membrani i četiri simulacije same membrane. Premda dinamikom molekularnih veza vlada kvantna fizika, interakcije između vezanih atoma moguće je na vrlo kvalitetan način prikazati klasičnim funkcijama za potencijalnu energiju. Budući da se biološki procesi tipično odvijaju na sobnoj temperaturi, obroci energije što ga atomi dobivaju u sudarima su reda veličine kT što znači da su ti procesi uglavnom određeni klasičnom mehanikom. Da bi se pokrenule simulacije potrebno je imati početnu konfiguraciju sistema, odnosno koordinate svakog pojedinog atoma. U simulacijama su korištene DPPC (dipalmitoilfosfatidilkolin) i POPE (palmitoiloleoilfosfatidiletanolamin) membrane. Koordinate atoma membrana i parametre sila sam pronašao na web stranici grupe Petera Tielemana (http://www.ucalgary.ca/~tieleman/download.html). Uz pomoć programa Tinker (http://dasher.wustl.edu/tinker/) dobili smo osnovnu opruženu strukturu peptida DESC1. Budući da takva struktura ne postoji u prirodi, napravio sam kratku simulaciju u vakuumu na 300 K da bi dobio nasumičnu strukturu peptida, te sam nju koristio kao početnu strukturu u svim simulacijama. Peptid u vodi u blizini membrane je nakon kratkog vremena "legao" na membranu. Struktura mu se nije značajnije mijenjala tijekom cijele simulacije. Nakon što peptid "legne" na membranu struktura mu se skoro ništa ne promijeni, te mu se interakcija s vodom smanji, a interakcija s membranom poveća.

antimikrobski peptide; molekularna dinamika; simulacije; interakcija peptid-membrana

nije evidentirano