Ion-Protein Interactions

Abstract

Název práce: Interakce iontů s proteiny Autor: Mgr. et Mgr. Jan Heyda Katedra: Fyzikální a makromolekulární chemie Vedoucí doktorské práce: Prof. Pavel Jungwirth, DSc., ÚOCHB AV ČR, v.v.i. E-mail vedoucího: pavel.jungwirth@uochb.cas.cz Abstrakt: V předkládané práci byly použity metody molekulové dynamiky v kom- binaci s pokročilými technikami analýzy k získání detailních informací a pro hlubší pochopení interakcí mezi ionty a proteiny v roztocích. Proto byly zkoumány systémy o různém stupni komplexity, počínaje roztoky molekulárních solí s drobnými frag- menty, podobajícími se funkčním skupinám aminokyselin, jako např. N-methylacetamid reprezentující peptidovou vazbu nebo alkylované amonné kationty. Dále se předmětem našeho studia staly jednotlivé kladně nabité aminokyseliny, u nichž byla popsána silná interakce s malým fluoridovým aniontem, jež je však pro větší halogenidy (Cl− , Br− , I− ) výrazně zeslabena. Toto pozorování bylo prohloubeno objevem vysoké citlivosti fluoridu na rozložení náboje na amonné skupině, bočním řetězci lysinu a N-konci glycinu, zatímco jodid zde vykazoval pouze velice nízkou citlivost. Následně bylo prokázáno, že u krátkých kladně nabitých peptidových úseků v polyargininu a dihistidinu...

Title: Ion-Protein Interactions Author: Mgr. et Mgr. Jan Heyda Department: Physical and Macromoleculer Chemistry Advisor: Prof. Pavel Jungwirth, DSc., IOCB AS CR, v.v.i. Advisor's e-mail address: pavel.jungwirth@uochb.cas.cz Abstract: Conventional molecular dynamics simulations in combination with ad- vanced methods of analyses were used to improve the understanding of the interac- tion between ions and proteins in salt solutions. Thus systems of diverse complexity and size were investigated, starting with simple (and molecular) salt solutions with small fragments that mimic the various functional groups of amino acids such as N-methylacetamide representing the peptide bond or alkylated ammonium cations. Continuing with individual positively charged amino acids (arginine, histidine, ly- sine) a strong binding interaction with small fluoride anion that is significantly weak- ened for larger halides (Cl− , Br− , I− ) was described. This observation was extended by detecting the strong sensitivity of fluoride to charge distribution on ammonium, lysine side chain, and the N-terminal of glycine while sensitivity of iodide was found to be low. Later it was shown that the attractive side chain-side chain interactions are significant for short positively charged peptide fragments in polyarginine and dihistidine, while...