Введение к работе
Актуальность темы. В настоящее время наблюдается рост устойчивости инфекционных заболеваний к применяемым в медицине антимикробным препаратам. В этой связи все большее внимание привлекают мембранактивные антимикробные пептиды, к которым не возникает резистентность микроорганизмов. Изучение механизма действия и выявление закономерностей между первичной последовательностью, структурой и функциональной активностью мембранактивных антимикробных пептидов началось относительно недавно. До сих пор ведутся дискуссии по целому ряду фундаментальных вопросов формирования структуры пептид-мембранных комплексов. В связи с этим изучение методами полноатомного молекулярного моделирования взаимодействия мембран активных пептидов с биомембранами является актуальным как с фундаментальной, так и с прикладной точек зрения. В перспективе эти исследования позволят конструировать принципиально новые мембранактивные агенты с заданной активностью и специфичностью.
Цель исследования. Объектом исследования данной работы является зервамицин ПВ (ZrvIIB) - представитель класса пептаиболов, продуцируемый грибом Emericellopsis salmosynnemata, который проявляет канал о образующую активность. Целью настоящей работы было исследование динамики и механизма действия ZrvIIB на атомном уровне методами равновесной и управляемой молекулярной динамики.
Основные задачи исследования.
Определение с помощью полноатомых моделей
Стабильности спиральной структуры зервамицина ПВ в воде и в метаноле.
Влияния точечных аминокислотных замен на изменение амплитуды шарнирных движений, изгибающих спираль по сравнению с длинными пептаи болами.
Сравнение связывания молекулы зервамицина ПВ с поверхностью модельных мембран эукариот, состоящих из пальмитоилолеоилфосфатидилхолиновых (ПОФХ) липидов, и мембран прокариот, состоящих из молекул пальмитотлолеоилфосфатидилэтаноламиновых (ПОФЭ) и пальмитоилолеоилфосфатидилглицероловых (ПОФГ) липидов в соотношении 4:1 соответственно, под действием внешнего электрического ПОЛЯ.
Оценка взаимовлияния молекул зервамицина ПВ на связывание с модельной мембраной прокариот.
Изучение динамики встраивания молекул зервамицина ПВ в мембрану и оценка эффектов агрегации 4, 5 и 6 молекул зервамицина ПВ с образованием проводящего канала в модельной мембране прокариот. Научная новизна и практическая значимость работы. В данной
диссертационной работе впервые:
методом МД показана стабильность спиральной структуры в воде, в метаноле и на поверхности мембраны.
исследованы шарнирные движения ряда мутантов и определена последовательность аминокислотных остатков, отвечающая за изменение их амплитуды в растворителях различной полярности.
показана склонность молекул зервамицина ПВ к димеризации на поверхности мембраны
определена динамика встраивания молекулы зервамицина ПВ в мембрану
предложены модели каналов, состоящие из 4, 5 и 6 молекул зервамицина ПВ
Полученные данные позволили предложить детальную модель механизма действия зервамицина ПВ и определить функциональную роль отдельных остатков.
Достоверность результатов диссертации обеспечивается
использованием универсальных законов и уравнений классической и квантовой механики и проведением тестовых расчетов систем, сравнимых с экспериментальными данными
Апробация работы. Результаты данной работы были представлены на международной конференции «Ломоносов-2005» (Москва 2005 г.), на третьем съезде общества биотехнологов России им. Ю.А. Овчинникова (Москва, 2005 г.), на международной школе-конференции молодых ученых «Системная биология и биоинженерия» (Звенигород, 2005 г.), на пятой международной конференции по биоинформатике и геномной регуляции и структуре (Новосибирск, 2006 г.), на международной конференции «Ломоносов-2007» (Москва, 2007 г.), на четвертом международном симпозиуме по компьютерным методам в токсикологии и фармакологии (Москва, 2007 г.), биотехнологической выставке «РосБиоТех-2007», на третьей международной школе по молекулярному моделированию в биологии и науках о материалах (Дубна, 2008 г.)
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 25 печатных работ, включая 7 статей в журналах, рекомендованных ВАК для соискателей ученых степеней, 2 статьи находятся в печати.
Личный вклад автора. Соискатель принимал непосредственное участие в постановке задач, проведении расчетов, обработке и анализе результатов, подготовке статей и докладов на конференциях, а также в разработке программного обеспечения для проведения, обработки и анализа результатов экспериментов.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа (
страниц) состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка
литературы ( ссылки), иллюстрирована рисунками и содержит
таблицы.
