Original title:
Výpočetní studie krátkých peptidů a miniproteinů a vliv prostředí na jejich konformaci.
Translated title:
Computational study of short peptides and miniproteins in different environments
Authors:
Vymětal, Jiří ; Vondrášek, Jiří (advisor) ; Svozil, Daniel (referee) ; Berka, Karel (referee) Document type: Doctoral theses
Year:
2014
Language:
eng Abstract:
[eng][cze] Apart from biological functions, peptides are of uttermost importance as models for un- folded, denatured or disordered state of the proteins. Similarly, miniproteins such as Trp-cage have proven their role as simple models of both experimental and theoretical studies of protein folding. Molecular dynamics and computer simulations can provide an unique insight on processes at atomic level. However, simulations of peptides and minipro- teins face two cardinal problems-inaccuracy of force fields and inadequate conformation sampling. Both principal issues were tackled in this theses. Firstly, the differences in several force field for peptides and proteins were questioned. We demonstrated the inability of the used force fields to predict consistently intrinsic conformational preferences of individual amino acids in the form of dipeptides and the source of the discrepancies was traced. In order to shed light on the nature of conformational ensembles under various denatur- ing conditions, we studied host-guest AAXAA peptides. The simulations revealed that thermal and chemical denaturation by urea produces qualitatively different ensembles and shift propensities of individual amino acids to particular conformers. The problem of insufficient conformation sampling was dealt by introducing gyration- and...Peptidy, kromě své biologické funkce, představují take důležité modely nesbalených, de- naturovaných nebo nestrukturovaných proteinů. Pobobně důležitými modely pro exper- imentální i teoretické studium sbalování proteinů jsou miniproteiny, jako např. Trp- cage. Chování peptidů i proteinů lze studovat v počítačových simulacích pomocí metod molekulární dynamiky, které umožnují sledovat děje v atomistickém rozlišení. Tyto metody však čelí však dvěma zásadním problémům - přesnosti používaných energetick- ých funkcí a nedostatečnému vzorkování konformačních stavů. V této disertaci jsem se zabýval oběma okruhy problémů. Vliv rozdílných, běžně používných energetických funkcí ("force fields") byl testován na modelu aminokyselinových dipeptidů. Žádná sada parametrů však nedokázala konzis- tentně reprodukovat konformační preference jednotlivých aminokyselin. Výsledky simu- lací byly mezi sebou srovnány a byly hledány příčiny jejich vzájemných odlišností. Abychom odhalili, jakým způsobem různé podmínky ovlivňují konformační stavy peptidů, zkoumali jsme vlastnosti aminokyselin v AAXAA peptidech. Simulace odhalily zásadní rozdíl ve vlivu tepelné a chemické denaturace (močovinou) na charakter a zastoupení konformací peptidů, stejně jako konformačních preferencí jednotlivých aminokyselin. K problematice vzorkování...
Keywords:
computational methods; conformation; metadynamics; peptides; protein; konformace; metadynamika; peptidy; protein; výpočetní metody
Institution: Charles University Faculties (theses)
(web)
Document availability information: Available in the Charles University Digital Repository. Original record: http://hdl.handle.net/20.500.11956/63417