Exploring the fundamental molecular interactions modulating glycocalyx bioactivity

Abstract

Glykokalyx je vnější vrstva buněk bohatá na polysacharidy, která hraje zásadní roli v biologických procesech sahajících od bariérové funkce až po molekulární rozpoznávání. Navzdory svému významu zůstává charakterizace glykokalyxu a jeho molekulárních složek na atomární úrovni velmi obtížná, a to kvůli jejich vnitřní flexibilitě, slabým in- terakcím a kompoziční heterogenitě. Tato práce kombinuje výpočetní a experimentální přístupy ke studiu struktury glykanů a jejich interakcí z komplementárních perspektiv. Nejprve se zaměřujeme na zlepšení současných biomolekulárních force fieldů prostřed- nictvím začlenění elektronové polarizace bez dodatečných výpočetních nákladů. V důsledku toho představujeme force field prosECCo75 i jeho rozšíření na sulfato- vané skupiny a ukazujeme jejich lepší schopnost popisovat elektrostatické interakce v systémech bohatých na glykany. Na základě těchto vylepšených modelů určujeme molekulární podstatu rozpoznávání mezi glykosaminoglykany a peptidy, vysvětlujeme původ jeho chemické selektivity a ukazujeme, že vychází ze slabých, dynamických a multivalentních interakcí schopných reorganizovat makromolekulární shluky. Dále určujeme strukturní determinanty sekundární struktury heparinu a zavádíme objektivní rámec pro mapování sekvence...