Antifungális ciklusos lipodepszipeptidek membránra kifejtett hatásának vizsgálata = Investigation of cyclic lipodepsipeptides-membrane interactions

摘要

A Pseudomonas Syringae pv. Syringae növényi kórokozó baktérium törzs ciklusos lipopeptideket (CLPs) termel, amelyek eltérő hatásspektruma, antimikrobiális és patogén aktivitása szerkezeti különbözőségük függvénye, ezért a CLP molekulák biológiai aktivitásának megértéséhez szerkezetük molekuláris szintű megismerése szükséges. A posztdoktori munkám a syringomycin-E, a syringotoxin-B és a syringopeptin-25A vegyület, hatásmechanizmusának molekula dinamikai szimulációval történő vizsgálatára irányult. A projektet három lépésbe valósítottam meg: a CLP molekulák háromdimenziós szerkezetének meghatározását és jellemzését hidrofil és hidrofób közegben, a sejtmembránt modellező lipid kettősrétegek megépítése követte, majd a peptid-lipid rendszerek összeépítését, hosszú távú molekula dinamikai szimulációját és annak analízisét végeztem el. A trajektóriák részletes analízisével rámutattam, hogy a szimulált konformerek szerkezete (kísérleti NOE-NMR értékeket beépítésével) összhangban van a kísérleti eredmények alapján valószínűsített szerkezetekkel. A peptid-lipid rendszerek elemzésével meghatároztam a peptid és a lipid szerkezetében bekövetkező molekuláris szintű változásokat. Rámutattam azon aminosavakra, amelyek részt vesznek a peptid molekulák szerkezeti stabilitásában. Továbbá meghatároztam, a peptideknek a lipid kettősrétegbe történő beépülését, alakítva annak szerkezetét, és feltártam a peptid és a lipid molekulák között kialakuló kölcsönhatásokat. | In our work we investigated in atomic detail the molecular features of three main antifungal cyclic lipodepsipeptides in hydrophilic, hydrophobic and lipid bilayer environments by molecular dynamics simulation. As a first step we built a model of the peptides and examined their structures in water and octane using GROMACS in 200 ns MD simulations including experimental NMR NOE data. We determined structural preferences and conformational flexibility of CLPs in both solvents, in particular the importance of side-chain interactions in the peptide stability. The obtained three-dimensional structures were used for further investigation of the CLP-lipid bilayers interactions. The trajectory analyses of the peptide-lipid systems reveal the atomistic structural modifications of peptide and lipid molecules. It was point out the role of peptide residues which are involved in structural stabilization effects of peptides. We determined the mode of insertion of peptides into lipid bilayers, and the structural perturbations of lipids. Furthermore, we find out the peptide-peptide and peptide-lipid interactions.