Studium konformačního chování peptidů metodami molekulového modelování

Bc. Jiří Klusák

Bakalářská práce

Conformational behavior study of peptides using molecular modeling methods

Anotace:

Předložená práce diskutuje množství dostupných informací o struktuře, konformačních fluktuacích a interkonverzích monomerních, oligomerních a fibrilárních Aβ species a v návaznosti aplikuje metody molekulového modelování ke konformačnímu studiu dynamiky sekvenčně odlišných Aβ monomerních peptidů, lidského Aβ(1-42)hum a mutantního Aβ(1-42)mut, v solventu s variabilní iontovou silou, včetně reverzní sekvence Aβ(1-42)rev. Molekulově dynamické simulace Aβ(1-42)hum a Aβ(1-42)mut odhalily velice stabilní α-helikální region mezi residui Tyr10 (resp. Phe10) a Ala21, nacházející se v hydrofobním centru obou monomerních peptidů, bez ohledu na iontovou sílu prostředí. C-terminální konec Aβ(1-42)mut vykazuje v důsledku zvýšené četnosti 310-helikálních konformací nižší flexibilitu než Aβ(1-42)hum. V C-terminální oblasti Aβ(1-42)hum peptidu v solventu s nulovou, v menší míře i fyziologickou, iontovou silou byly pozorovány krátké β-sheety, vykazující velmi nízkou stabilitu. Torzní analýzou byla prokázána tendence C-terminálních residuí 35-42 okupovat β-oblasti Ramachandranova prostoru. Vyšší hodnoty iontové síly solventu destabilizují helikální a β-sheet konformace Aβ(1-42) ve prospěch neuspořádaných random strukturních elementů. Konformační chování reverzní sekvence Aβ(1-42)rev se od Aβ(1-42)hum a Aβ(1-42)mut značně liší.

Abstract:

Presented thesis summarizes current state of knowledge in structure, conformational fluctuations and interconversions of monomeric, oligomeric and fibrilar Aβ species. In order to determine conformational behaviour of monomeric Aβ, molecular modeling methods were applied, focusing on molecular dynamics simulation of human Aβ(1-42)hum and mutated Aβ(1-42)mut peptide in explicit solvent with different ionic strength. In addition, simulations of reversed Aβ(1-42) sequence were performed. It has been found very stable α-helical region, spaning residues 10 to 21, within central hydrophobic core of both Aβ(1-42)hum and Aβ(1-42)mut peptides. In comparison with human Aβ(1-42), Aβ(1-42)mut C-terminal end shows increased abundance of 310-helical elements and thus lesser flexibility. Small metastable β-sheets located near the C-end of Aβ(1-42)hum in 0 ionic strength (and in lesser content also in physiological conditions) were found. Torsion analysis revealed higher propensity of C-terminal residues for occupying β areas in Ramachandran space. Generally, higher ionic strength of the solvent destabilizes helical secondary structure elements of both peptides and favours random conformations. Simulations of Aβ(1-42)rev revealed different conformational behaviour.

Klíčová slova

amyloid β-peptide, amyloid β-peptid, neurodegenerative diseases, neurodegenerativní onemocnění, Alzheimer's disease, Alzheimerova choroba, molecular modelling, molekulové modelování, molecular dynamics, molekulová dynamika, secondary structure analysis, analýza sekundárních struktur

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 21. 5. 2010

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 10. 2. 2011
• Vedoucí: Mgr. Zdeněk Kříž, Ph.D.
• Oponent: Mgr. Stanislav Kozmon, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Bakalářský studijní program / obor:
Biochemie / Biochemie