Theory and applications of optical activity of biomolecules

Abstract

Název: Teorie a aplikace optické aktivity biomolekul Autor: Monika Krupová Vedoucí: prof. RNDr. Petr Bouř, DSc. Pracoviště: Matematicko-fyzikální fakulta Univerzity Karlovy a Ústav organické chemie a biochemie, Akademie věd České republiky Abstrakt: Tato práce popisuje naše aplikace tří metod chiroptické spektroskopie při studiu chirálních molekul: vibračního cirkulárního dichroismu (VCD), cirkulárně polarizované luminiscence (CPL) a magnetického cirkulárního dichroismu (MCD). VCD a indukovanou CPL lanthanoidů jsme použili ke studiu struktury amyloidních fibril vybraných proteinů. Zjistili jsme, že VCD je velmi vhodnou technikou k detekci proteinových fibril a jejich supramolekulární chirality. Je schopná rozlišit i různé polymorfické typy fibril. Na druhou stranu, indukovaná CPL lanthanoidů reflektuje spíše lokální strukturu. VCD jsme použili i ke studiu hydratace a polymorfismu krystalů nukleosidů. Díky uspořádání krystalu jsme naměřili silný VCD signál specifický pro hydratovanou a suchou formu. Poslední část práce je věnována MCD a elektronové struktuře trivalentních Ln3+ iontů. Experimentální spektra byla interpretována pomocí kombinace molekulové dynamiky, teorie krystalového pole (CFT) a výpočtů využívajících konfigurační interakci v úplném aktivním prostoru pro více stavů s poruchovou teorii druhého...

Title: Theory and Applications of Optical Activity of Biomolecules Author: Monika Krupová Supervisor: prof. RNDr. Petr Bouř, DSc. Institutions: Faculty of Mathematics and Physics, Charles University, and Institute of Organic Chemistry and Biochemistry, Academy of Sciences of the Czech Republic Abstract: This thesis describes how we used several chiroptical spectroscopic methods to study chiral molecules: vibrational circular dichroism (VCD), circularly polarized luminescence (CPL) and magnetic circular dichroism (MCD). VCD and induced lanthanide CPL were used to study the structure of amyloid protein fibrils. We found out that VCD is very sensitive to their structure and supramolecular chirality. It could be used to distinguish between various polymorphic fibrils. On the other hand, induced lanthanide CPL provided information on the local structure. VCD was also used to study the hydration polymorphism of nucleoside crystals. Due to the crystal packing, the VCD signal was strong and specific for different types of crystals. Finally, electronic structure of hydrated Ln3+ ions was studied by MCD. Molecular dynamics simulations together with crystal field theory (CFT) and multistate complete active space calculations with second order perturbation correction (MS-CASPT2) were used to interpret the spectra. CFT...