Počítačové modelování interakcí lektinů a sacharidů

Bc. Jan Ryška

Master's thesis

Computational modeling of lectin-saccharide interactions

Abstract:

Interakce mezi proteiny a sacharidy hrají klíčovou roli v mnoha biologických procesech jako je například odstraňování glykoproteinů z krevního oběhu, buněčné rozpoznávání, interakce buněk imunitního systému nebo nádorové bujení a tvorba metastáz. Tato práce zkoumá možnosti studia interakcí mezi lektiny a sacharidy pomocí metod molekulového modelování. Bylo zjištěno, že testované programy pro molekulové dokování poskytovaly dobré výsledky pro residua zodpovědná za specificitu lektinu, avšak ve většině případů nebyly schopny předpovědět správnou konformaci celého oligosacharidu. Podrobněji jsme se věnovali multivalentnímu lektinu RSL z gram-negativní bakterie Ralstonia solanacearum. Charakterizovali jsme závislost výsledků molekulové dynamiky, MM/PBSA a MM/GBSA metod na zvolené hodnotě dielektrické konstanty. Přestože v průběhu molekulové dynamiky vazba ligandu do jednoho z šesti vazebných míst RSL stabilizovala trimerní strukturu proteinu, kooperativita vazby nebyla zjištěna.

Abstract:

Lectin-saccharide recognition is a crucial step in many biological processes such as clearance of glycoproteins from the circulatory system, cell-cell recognition, cell interactions in the immune system as well as pathological processes like metastasis. In this study, lectin-saccharide interactions were characterised by tools of molecular modeling such as molecular docking, molecular dynamics and binding free energy calculations. Tested docking software was able to predict correct pose of a residue responsible for specificity of binding, but largely failed in predicting conformation of the full oligosaccharide. We focused more closely on the multivalent lectin RSL from gram-negative bacterium Ralstonia solanacearum. Effect of solute dielectric constant in molecular dynamics, MM/PBSA and MM/GBSA was characterised. Despite the stabilization of RSL trimer structure upon binding of a ligand into one of its six recognition sites, binding cooperativity was not detected.

Keywords

molekulové dokování, lektin, sacharid, AutoDock, Glide, výpočty volných energií, molecular docking, lectin, saccharide, free-energy

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 19. 5. 2014

Thesis defence

• Date of defence: 5. 2. 2015
• Supervisor: doc. RNDr. Radka Svobodová Vařeková, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Science

Master programme / field:
Biochemistry / Biomolecular Chemistry