Studium konformačního chování amyloidu beta a jeho mutantů v pozici 35 metodami molekulového modelování

Bc. Libuše Dvořáková

Master's thesis

Conformational study of amyloid beta and its mutants at position 35 using molecular modeling methods

Abstract:

Alzheimerova choroba je závažné onemocnění, které postihuje mozek lidí v pokročilém věku života. Existuje mnoho teorií, jež se snaží vysvětlit cesty vedoucí k patologickým změnám v mozku pacientů, ale dosud žádná z nich nedokáže popsat přesný mechanismus vzniku tohoto onemocnění. Jednou z teorií poslední doby je i teorie o nepříznivém působení volných kyslíkových radikálů na organizmus a jejich vlivu na rozvoj onemocnění. V mozku pacientů dochází k patologické agregaci amyloid β, proteinu složeného z 39 až 43 aminokyselin. Amyloid β agreguje extracelulárně do senilních plaků, nebo vytváří uvnitř nervových buněk neurofibrilární klubka. V této práci byly provedeny molekulově dynamické simulace molekul amyloidu β a jeho mutantů na 35. pozici, kdy byl původní methionin postupně zaměněn za alanin, valin, cystein a norleucin. Za použití software AMBER byly provedeny analýzy stability trajektorií, sekundárních struktur a vnitřních vodíkových vazeb studovaných peptidů. Práce ukazuje vliv záměny aminokyseliny v peptidovém řetězci na jeho konformační chování.

Abstract:

Alzheimer's disease is a serious disease that affects the human brain in the senior age. There are many theories trying to explain the path leading to pathological changes in the brain of patients, but none of them can describe the exact mechanism of the disease so far. One of the recent theories is the one of the negative effects of free oxygen radicals on the organism and their influence on the development of the disease. Pathologic aggregation of β amyloid, a protein composed of 39 to 43 amino acids, occurs in brain of patients. Amyloid β aggregates extracellularly into senile plaques or is formed as the neurofibrillary tangles inside nerve cells. This study describes molecular dynamics simulations performed on molecules amyloid β and its mutants at the 35th position, while the original methionine was gradually replaced with alanine, valine, cysteine and norleucine. Analyzes of stability trajectories, secondary structures and internal hydrogen bonds studied peptides were performed using the AMBER software. The study shows also the influence of amino acid substitution in the peptide chain on its conformational behavior.

Keywords

Alzheimerova choroba, amyloid beta, oxidativní stres, molekulové modelování, molekulová mechanika, molekulová dynamika Alzheimer´s disease, oxidative stress, molecular modeling, molecular mechanics, molecular dynamics

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 7. 5. 2015

Thesis defence

• Date of defence: 10. 2. 2016
• Supervisor: Mgr. Zdeněk Kříž, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Chemoinformatics and Bioinformatics