Interakce RNA s lipidy

Adéla CHADALÍKOVÁ

Bachelor's thesis

Interaction of RNA with lipids

Abstract:

Lipidové nanočástice jsou aktuálně v centru pozornosti jak teoretických, tak praktických výzkumných skupin. Jedná se o nanočástice tvořené různými typy lipidů, které obklopením RNA umožňují její přenos biologickým systémem. Interakce RNA s těmito lipidy je tedy stěžejní. V současnosti se výzkumné týmy snaží o objasnění všech dějů, ke kterým dochází jak při vzniku, tak při rozpadu této nanočástice, a to nejen experimentálními, ale i teoretickými nástroji. Ideálním teoretickým přístupem popisu chování lipidových nanočástic jsou molekulárně-dynamické simulace. Tato bakalářská práce se zabývala interakcemi mezi lipidy a molekulou RNA. Ve všech simulacích byla použita krátká sekvence RNA - GAGA smyčka. Z řad lipidů byly použity ionizovatelné lipidy, fosfolipidy a cholesterol. Nejprve byly vytvořeny simulační systémy obsahující pouze jednoho zástupce lipidů a RNA, následně byly vystavěny i systémy obsahující všechny používané lipidy v procentuálním zastoupení podobné skutečně používaným lipidovým nanočásticím. Ve všech případech nedocházelo k zásadnímu ovlivňování chování molekuly RNA. Lipidy se s rostoucím počtem začínaly postupně organizovat do kompaktních struktur. Nicméně ani při simulaci obsahujících 60 lipidů nedošlo k obalení celé RNA a tím vytvoření lipidové nanočástice.

Abstract:

Lipid nanoparticles are currently the focus of both theoretical and experimental research groups. These nanoparticles are composed of different types of lipids that can surround an RNA molecule and allow its transfer through the biological objects. The interaction between RNA and these lipids is crucial. Research teams are currently trying to elucidate all the processes that take place during the formation and disintegration of nanoparticles, using not only experimental but also theoretical tools. Molecular dynamics simulations are an ideal way to describe the behaviour of lipid nanoparticles. This bachelor thesis is focused on the interactions between lipids and the RNA molecule. A short RNA - GAGA tetraloop was used in all simulations. The used lipids were ionizable lipids, phospholipids and cholesterol. Simulation systems containing only one representative of lipids and RNA were constructed first, followed by systems containing all lipids. In these systems, similar proportions were used as for real lipid nanoparticles. In all cases, there was no interference with the RNA molecule. The lipids gradually began to organize themselves into compact structures as their number increased. However, even in the simulations containing 60 lipids, the entire RNA was not enveloped in a lipid nanoparticle.

Keywords

MD simulace, lipidy, smyčka RNA, lipidové nanočástice, vzájemné interakce

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 2. 5. 2023

Thesis defence

• Supervisor: Mgr. Petra Kührová, Ph.D.

Palacký University Olomouc

Faculty of Science

Bachelor programme / field:
Chemistry / Applied Chemistry