Project
Hogyan befolyásolja a határfelületi vízréteg szerkezete a fehérjék konformációját?
RESEARCH TOPICS
MEMBERS
ORGANISATIONS
DISCIPLINES
USAGE LEVEL
Knowledge improvement (theoretical research)
ADDITIONAL INFO
Az élő rendszerek makromolekuláit körülvevő víz alapvető hatását módosíthatjuk bizonyos sókat adva az oldathoz (Hofmeister effektus (HE)). A kaotróp sók rombolják a víz és a benne oldott fehérjék szerkezetét és elősegítik az aggregációt, míg a kozmotróp sók éppen ellenkező hatásúak. A HE széleskörű kolloid kémiai, preparatív biokémiai és biotechnológiai alkalmazása ellenére az effektus magyarázata máig vita tárgya. Dér A. és munkatársai nemrégiben publikálták a hatás elméleti megalapozását, ami a molekula-víz határfelületi feszültség sófüggésén alapul. Megmutatták, hogy a határfelületen fellépő felületi feszültség és a fehérje szerkezeti stabilitása közötti összefüggés közvetlenül összekapcsolható a fehérje konformációs fluktuációival. Ennek az eredménynek metodológiai következménye, hogy a HE várhatóan befolyásolja azokat a reakciókat, amelyek olyan konformációs változásokhoz kapcsolhatók, ahol a makromolekuláknak vagy ezek aggregátumainak vízzel érintkező felülete megváltozik. Ebbe a kategóriába tartoznak a számos neurodegenerációs betegség során (pl. Alzheimer- és a Parkinson-kór) megjelenő aggregátumok. Az SZBK Biofizikai Intézetével kooperációban végzett kutatásaink célja, hogy a HE segítségével megvilágítsuk a határfelületi víz szerkezetének szerepét a fehérjék feltekeredésében és működésében. Az együttműködés keretében a mi feladatunk az, hogy olyan számítógépes szimulációkkal támasszuk alá a kísérleti eredményeket, amelyek elősegítik a vizsgált jelenség atomi szintű értelmezését.
Vizsgálataink két területet ölelnek fel. Az egyik a rendelkezésre álló modellezési módszerek alkalmazhatóságának vizsgálata illetve továbbfejlesztése, a másik e módszerek alkalmazása a neurodegeneratív betegségek kialakulásában központi szerepet játszó peptidek Hofmeister aktív sók hatására bekövetkező szerkezeti változásainak vizsgálatára.
Az első terület magába foglalja a molekulamechanikai erőterek, a víz és ionmodellek értékelését abból a szempontból, hogy mennyire pontosan írják le a HE-t meghatározó alapvető kölcsönhatásokat. Ehhez kapcsolódóan megvizsgáljuk, hogy a rendelkezésre álló módszerek mennyire helyesen írják le a 20 aminosavból felépülő Trp-cage minifehérje kozmotróp, illetve kaotróp ionok hatására bekövetkező szerkezetváltozásait. Megvizsgáljuk hogy az ionok hatására hogyan változik meg a víz lokális szerkezete (és ezáltal a felületi feszültség) a peptid határfelületén.
A második terület középpontjában az Alzheimer-kór kialakulásához kapcsolható amiloid β peptid áll. Monomerjének és kisméretű oligomerjeinek szerkezetváltozásait vizsgáljuk Hofmeister sók jelenlétében.
Az eredmények várhatóan hozzájárulnak majd a víz szerkezetének a fehérjék stabilitására, illetve dinamikájára gyakorolt hatásának és így a fehérjék feltekeredésnek illetve az aggregációnak jobb megértéséhez is. Ez pedig alapvető jelentőségű a konformációs változáshoz köthető neurodegeneratív betegségek hatékony gyógyszereinek kifejlesztéséhez.