Computer modeling of ion protein interactions: Allo steric effects of phenolic ligands and ions on insulin hexamer struct ure
Počítačové modelování interakcí iont ů s proteiny: Allosterický efekt iont ů a fenolických ligand ů na strukturu insulinového hexameru
diploma thesis (DEFENDED)
![Document thumbnail](/bitstream/handle/20.500.11956/1324/thumbnail.png?sequence=7&isAllowed=y)
View/ Open
Permanent link
http://hdl.handle.net/20.500.11956/1324Identifiers
Study Information System: 160681
Collections
- Kvalifikační práce [19589]
Author
Advisor
Referee
Fišer, Jiří
Faculty / Institute
Faculty of Science
Discipline
Modeling of Chemical Properties of Nano- and Biostructures
Department
Department of Physical and Macromolecular Chemistry
Date of defense
25. 5. 2016
Publisher
Univerzita Karlova, Přírodovědecká fakultaLanguage
English
Grade
Excellent
Keywords (Czech)
molekulová dynamika, empirické potenciály, insulinový hexamer, fenolický ligand, fenol, neurotransmitery, dopamin, serotonin, ionty, zinek, vápníkKeywords (English)
molecular dynamics, empirical potentials, insulin hexamer, phenolic ligand, phenol, neurotransmitters, dopamine, serotonin, ions, zinc, calciumNázev práce: Počítačové modelování interakcí iontů s proteiny: Allosterický efekt iontů a fenolických ligandů na strukturu insulinového hexameru Autor: Vladimír Palivec Katedra: Katedra fyzikální a makromolekulární chemie PřF UK Vedoucí diplomové práce: prof. RNDr. Pavel Jungwirth, DSc., UOCHB AV ČR, v.v.i. Email vedoucího: pavel.jungwirth@uochb.cas.cz Abstrakt: Insulinový hexamer je alosterický protein, který můžeme nalézt ve třech různých konformacích (T6, T3R3, R6). Tvorbu a konformaci inzulinového hexameru můžeme ovlivnit například vazbou iontů, či takzvaných fenolických ligandů. V této práci jsem zkoumal inzulinové hexamery v různých konformacích za pomoci molekulové dynamiky. Studie je rozdělena na dvě části. V první části zkoumám efekt vazby kationtů (Zn2+ , Ca2+ , K+ and Na+ ) na T6 a T3R3 inzulinové hexamery. V druhé části se zaměřím na neurotransmitery serotonin a dopamin, které by mohly sloužit jako fenolické ligandy v in vivo podmínkách. Výsledky první části výzkumu ukazují, že ionty s vysokou nábojovou hustotou (Zn2+ , Ca2+ ) jsou mnohem více lokalizované v kavitě, která se nachází uprostřed hexameru. Toto vede ke zpomalení difuze vodních molekul, což se projeví také tím, že uvnitř se nachází vždy pouze jeden kation. Monovalentní kationty tento efekt nemají. V druhé části práce ukáži, že z obou...
Title: Computer modeling of ion protein interactions: Allosteric effects of phenolic ligands and ions on insulin hexamer structure Author: Vladimír Palivec Department: Department of Physical and Macromolecular Chemistry Faculty of Science UK Advisor: prof. RNDr. Pavel Jungwirth, DSc., IOCB AS CR, v.v.i. Advisor's email address: pavel.jungwirth@uochb.cas.cz Abstract: Insulin hexamer is an allosteric protein capable of undergoing conformational changes between three states: T6, T3R3, and R6. Transitions between them, as well as the formation of insulin hexamers, are mediated through binding of phenolic ligands or ions. This thesis presents a molecular dynamics study of allosteric behavior of insulin using empirical force fields. Two effects are closely inspected - cation (Zn2+ , Ca2+ , K+ , and Na+ ) binding to the insulin hexamers and a possible binding of two neurotransmitters - dopamine and serotonin to the phenolic pocket. The results show that high charge density cations (Zn2+ and Ca2+ ) are mostly localized in the B13 glutamate cavity, slow- down diffusion, while preventing other cations from entering. In contrast, low charge density cations (Na+ and K+ ) do not have this effect. Concerning neurotransmitters, dopamine does not bind to the phenolic pocket whereas serotonin binds in a similar way like...