МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕПТИДНЫХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ

Неелов Игорь Михайлович, Мистонова Анастасия Андреевна, Хватов Александр Александрович, Безродный Валерий Валерьевич

2014 , ТОМ 14, НОМЕР 4 ( ИЮЛЬ-АВГУСТ )

ISSN 2226-1494 (print), ISSN 2500-0373 (online)

Меню

Публикации

Главный редактор

НИКИФОРОВ
Владимир Олегович
д.т.н., профессор

Партнеры

МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПЕПТИДНЫХ ПОЛИЭЛЕКТРОЛИТОВ

Неелов И.М., Мистонова А.А., Хватов А.А., Безродный В.В.

Читать статью полностью

Аннотация

Методы компьютерного моделирования применены для исследования конформационных свойств некоторых заряженных гомополипептидов в разбавленных водных растворах. С помощью метода молекулярной динамики изучены полноатомные модели полилизина и полиаспарагиновой кислоты с явным учетом воды и противоионов. Рассчитаны размеры, форма, функции распределения, временные корреляционные функции радиуса инерции и расстояний между концами пептидных цепей. Получены характеристики сольватации рассмотренных полиэлектролитов. Установлено, что полиаспарагиновая кислота имеет в разбавленном водном растворе более компактную структуру и более сферическую форму, чем полилизин. Показано, что это связано с различным взаимодействием между рассмотренными полипептидами и молекулами воды (в частности, количеством и качеством водородных связей, образованных этими пептидами с водой), а также с различием в количестве ионных пар, образуемых заряженными группами пептидов и противоионами. Полученные результаты необходимо учитывать при создании различных изделий на основе исследованных пептидов и их применении в различных промышленных и биомедицинских приложениях.

Ключевые слова: полиэлектролиты, пептиды, компьютерное моделирование, метод молекулярной динамики

Список литературы

1. Oosawa F. Polyelectrolytes. New York: Marcel Dekker, 1971. 160 p.

2. Dobrynin A.V. Solutions of charged polymers // Polymer Science: A Comprehensive Reference, 2012. V. 1. P. 81−132.

3. СоловьевВ.С., Успенская М.В., Сиротинкин Н.В. Полимерные водопоглощающие композиции с повышенной прочностью // Изв. вузов. Приборостроение. 2010. Т. 53. №4. С. 63–65.

4. Зацепин И.Ю., Соловьев В.С. Сорбция ионов металлов полимерными композитами // Научно-технический вестник СПбГУ ИТМО. 2008. № 4 (49). С. 235–237.

5. Rivera G.R, Alonso M.J., Torres D. Poly-L-asparagine nanocapsules as anticancer drug delivery vehicles // European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2013. V. 85. N 3 part A. P. 481–487.

6. Chekli L., Phuntsho S., Shon H.K., Vigneswaran S., Kandasamy J., Chanan A. A review of draw solutes in forward osmosis process and their use in modern applications // Desalination and Water Treatment. 2012. V. 43. N 1-3. P. 167−184.

7. Ennari J., Neelov I., Sundholm F. Estimation of the ion conductivity of a PEO-based polyelectrolyte system by molecular modeling // Polymer. 2001. V. 42. N 19.P. 8043–8050.

8. Ennari J., Neelov I., Sundholm F. Molecular dynamics simulation of the structure of PEO based solid polymer electrolytes // Polymer. 2000. V. 41. N11. P. 4057–4063.

9. EnnariJ.,Elomaa M., NeelovI., Sundholm F. Modeling of water-free and water containing solid polyelectrolytes // Polymer. 2000. V. 41. N 3. P. 985–990.

10. Ennari J., Neelov I., Sundholm F. Molecular dynamics simulation of the PEO sulfonic acid anion in water // Computational and Theoretical Polymer Science. 2000. V. 10.N5. P. 403–410.

11. Sulatha M.S., Natarajan U. Origin of the difference in structural behavior of poly(acrylic acid) and poly(methacrylic acid) in aqueous solution discerned by explicit-solvent explicit-ion MD simulations // Industrial and Engineering Chemistry Research. 2011. V. 50. N 21. P. 11785−11796.

12. Ramachndran S., Katha A.R., Kolake S.M., Jung B., Han S. Dynamics of dilute solutions of poly (aspartic acid) and its sodium salt elucidated from atomistic molecular dynamics simulations with explicit water // Journal of Physical Chemistry B. 2013. V. 117. N 44. P. 13906–13913.

13. Chemistry Software, HyperChem, Molecular Modeling. Режим доступа: http://www.hyper.com/ свободный. Яз.англ. (дата обращения 20.06.14).

14. Hess B., Kutzner C., Spoel D., Lindahl E.GRGMACS 4: Algorithms for highly efficient, load-balanced, and scalable molecular simulation// Journal of Chemical Theory and Computation. 2008. V. 4. N 3. P. 435–447.

15. Hornak V., Abel R., Okur A., Strockbine D., Roitberg A., Simmerling C.Comparison of multiple amber force fields and development of improved protein backbone parameters // Proteins: Structure Function and Genetics. 2006. V. 65. N 3. P. 712–725.

16. Неелов И.М., Маркелов Д.А., Фалькович C.Г., Ильяш М.Ю., Округин Б.М., Даринский А.А. Математическое моделирование лизиновых дендримеров. Температурныезависимости// Высокомолекулярныесоединения. 2013. Т. 55. № 7. С. 963–970.

17. Falkovich S., Markelov D., Neelov I., Darinskii A. Are structural properties of dendrimers sensitive to the symmetry of branching? Computer simulation of lysine dendrimers // Journal of Chemical Physics. 2013. V. 139. N 6. Art. N 064903.

18. Neelov I., Falkovich S., Markelov D., Paci E., Darinskii A., Tenhu H. Molecular Dynamics of Lysine Dendrimers. Computer Simulation and NMR / In: Dendrimers in Biomedical Applications. London, Royal Society of Chemistry, 2013. P. 99–114.

19. Neelov I.M., Janaszewska A., Klajnert B., Bryszewska M., Makova N., Hicks D., PearsonH., Vlasov G.P., Ilyash M.Yu., Vasilev D.S., Dubrovskaya N.M., Tumanova N.L., Zhuravin I.A., Turner A.J., Nalivaeva N.N. Molecular properties of lysine dendrimers and their interactions with αb-peptides and neuronal cells// CurrentMedical Chemistry. 2013. V. 20. N 1. P. 134–143.

20. Horkay F., Hecht A.M., Geissler E. Similarities between polyelectrolyte gels and biopolymer solutions // Journal of Polymer Science, Part B: Polymer Physics. 2006. V. 44. N 24. P. 3679−3686.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License