Odseki

Vodja:

Jože Grdadolnik

Sodelavci:

Simona Golič Grdadolnik

Franci Merzel

Francesca Pauletti

Iza Ogris

Urban Novak

Artem Badasyan

Obdobje: 1.7.2019-30.6.2022

Povzetek:

V predlogu projekta želimo raziskovati strukturne in vezavne lastnosti vode v bližini nepolarnih skupin v molekulah, kjer so prisotne tako polarne kot nepolarne skupine. Načrtujemo študijo serije vodnih raztopin kratkih alkoholov in reprezentativnih amidov z različnimi razmerji med velikostjo polarnih in nepolarnih regij z uporabo enake strategije, kot smo jo uporabili v primeru študija vpliva povsem hidrofobnih molekul na vodno strukturo. Pričakujemo, da bo bližina polarnih skupin vplivala na strukturo in trdnost vezave molekul vode v bližini hidrofobnega dela molekul, kar se bo pokazalo v razlikah v opazovanih rdečih premikih perturbirane vode OH. Osnovni eksperiment meritve infrardečih spektrov, ki smo ga uporabili v prejšnji študiji, bomo nadgradili z novo ATR celico, ki omogoča študije bolj razredčenih raztopin kot pa konvencionalna ATR celica. Take vrste eksperimentov so potrebne, ker moramo meriti čiste raztopine brez agregatov. Za poenostavitev konture valenčnega OD (OH) bomo namesto čiste vode uporabili majhen dodatek D O (~ 1,4%). Metoda dvojnega odštevanja bo uporabljena za določitev količine perturbirane vode iz vibracijskih spektrov raztopin. Vzporedno bomo izvajali obsežne QM MD simulacije, temelječe na nedavno razvitem DFT funkcionalu, za katerega se je izkazalo, da ustrezno upoštevajo disperzijske sile. Fizično relevantne informacije, ki bodo izhajale iz simulacij bomo kritično primerjali z razpoložljivimi eksperimentalnimi in teoretičnimi podatki, ki se bodo uporabili za nadaljnjo modeliranje slike učinka topljenca na strukturo molekul vode. Načrtujemo uporabo strukturnih občutljivih kazalnikov v vibracijskem spektru, ki smo jih razvili v naši skupini, na intrinzično nestrukturirani domeni (proNGF, prekurzor faktor rasti živcev). NMR spektroskopijo bomo uporabili za razjasnitev celične vloge proNGF, t.j. vpliva intrinzično nestrukturiranega propeptida na zrelo strukturo NGF in povezavo med dinamičnimi lastnostmi ter napovedano intrinzično nestrukturirano naravo proteina. Osredotočili se bomo na raziskovanje funkcionalne razlike proNGF v interakciji s partnerji z uporabo biokemijskih / biofizikalnih in strukturnih pristopov, vključno z vibracijsko in NMR spektroskopijo. Poskušali bomo odgovoriti na več odprtih vprašanj, ki so povezana z razumevanjem celične vloge proNGF: kako struktura in dostopnost zrelega NGF vpliva na prisotnost pro‐peptida? Kateri so dinamični lastnosti pro‐peptida in kako so povezane s predvideno intrinzično nestrukturirano naravo proteina? Kako lahko razložimo različne interakcije z receptorji glede na strukturo proteinov? V tretjem sklopu bomo izboljšali napovedne lastnosti algoritmov za določevanje 3D proteinske strukture in prehoda klopčič‐vijačnoca, z upoštevanjem jakosti vodikove vezi med molekulami vode in proteina. Te parametre bomo pridobili iz vibracijskih spektrov. V nasprotu s semiempiričnim pristopom dveh stan, predlagamo uporabo formul, ki omogočajo oceno energij inter‐ (voda ‐polipeptid) in intramolekularne vodikove vezi (NH...O=C). Izvedene formule lahko prilagodimo različnim eksperimentalnim podatkom, kar posledično vodi v bolj podroben in dobro predstavljen opis v primerjavi s predhodnimi semiempiričnimi modeli. Cilj izboljšanja modificiranih zvitje / vijačnica‐klopčič modelov je reproduciranje eliptičnih faznih diagramov in hladne denaturacije. Ta pristop bomo preverili s preizkusi na več proteinih, vključno z IUP.