Molecular simulation of acid-base properties of short peptides and the Aβ-(1-42) peptide

Abstract

Title: Molecular simulation of acid-base properties of short peptides and the Aβ-(1-42) peptide Author: Bc. Magdaléna Nejedlá Department: Department of Physical and Macromolecular Chemistry Supervisor: doc. RNDr. Peter Košovan, Ph.D. Abstract: This thesis deals with molecular simulations of peptides in acid-base equilibrium. In the first part we focused on 4 pentapeptides. Using a coarse-grained simulation we deter- mined the degree of ionization of their side chains, values of their effective pKa and Hill coefficients. As a result, our CG model provides only a rough estimate of pKa values. The results depend on the chosen model parameters, the effect of which on the final value is not yet known. In the second part of our work, we studied the adsorption of the Aβ-(1-42) peptide onto a charged surface which for our purposes represents a charged nanoparticle. Successful adsorption could be a way to prevent the Aβ-(1-42) peptide aggregation, which is suspected of causing Alzheimer's disease. Our preliminary results show that adsorption of the Aβ-(1-42) peptide onto the charged surface of a negatively charged nanoparticle occurs at low pH, 1 < pH < 4. Keywords: acid, base, acid-base equilibrium, pH, peptide, amyloid, charged surface 1

Title: Molecular simulation of acid-base properties of short peptides and the Aβ-(1-42) peptide Author: Bc. Magdaléna Nejedlá Department: Department of Physical and Macromolecular Chemistry Supervisor: doc. RNDr. Peter Košovan, Ph.D. Abstrakt: Tato práce se zabývá molekulovými simulacemi peptidů v acidobazické rovnováze. V první části jsme se zaměřili na 4 pentapeptidy. Pomocí simulace hrubozrnným modelem jsme určili stupeň ionizace jejich postranních řetězců, hodnoty jejich efektivních pKa a Hillovy koeficienty. Výsledkem je, že náš CG model poskytuje pouze hrubý odhad hodnot pKa. Výsledky závisí na zvolených parametrech modelu, jejichž vliv na konečnou hodnotu zatím není znám. Ve druhé části naší práce jsme studovali adsorpci peptidu Aβ-(1-42) na nabitý povrch, který pro naše účely představuje nabitou nanočástici. Úspěšná adsorpce by mohla být způsobem, jak zabránit agregaci peptidu Aβ-(1-42), který je podezřelý z toho, že způsobuje Alzheimerovu chorobu. Naše předběžné výsledky ukazují, že k adsorpci peptidu Aβ-(1-42) na nabitý povrch záporně nabité nanočástice dochází při nízkém pH, 1 < pH < 4. Klíčová slova: kyselina, báze, acidobazická rovnováha, pH, peptid, amyloid, nabitý povrch 1