V pričujočem delu so prikazani rezultati vpliva različnih sotopljencev na agregacijo med globularnimi proteini ter na kompleksacijo globularnih proteinov s sintetičnimi polielektroliti (PE). Raziskave smo izvedli s pomočjo nabora različnih eksperimentalnih tehnik, simulacij molekulske dinamike (MD) in drugih teoretičnih pristopov.
Osredotočili smo se na proučevanje modulacijske vloge treh vrst sotopljencev: soli (NaCl, NaBr, NaI, NaNO3), polietilen glikola (PEG) različnih molekulskih mas in dveh analogov sladkorja (saharoza, sukraloza). Vpliv sotopljencev smo proučevali z ozirom na koloidno stabilnost vodnih raztopin globularnih proteinov kot tudi vodnih mešanic le-teh s polielektroliti. Pri interakciji različnih zvrsti (sotopljenci, polielektroliti) s proteini smo spremljali tudi konformacijsko stabilnost obravnavanih proteinov v tovrstnih raztopinah. Ugotovili smo, da je agregacijo proteinov kot tudi kompleksacijo proteinov s polielektroliti moč pojasniti v luči ravnovesja med privlačnimi in odbojnimi elektrostatskimi interakcijami (silami), ki so v večji meri odvisne od pH-vrednosti raztopine z ozirom na izoionsko točko proteina (pI). Jakost interakcij in njihova modulacija zavisita od heterogene porazdelitve naboja na površini proteina kot tudi od proučevanega para protein-PE. Prisotnost ionov soli je na interakcije med samimi proteini kot tudi med proteini in polielektroliti imela največji učinek, pri čemer pa je bila modulacija odvisna pretežno od pH-vrednosti raztopine z ozirom na pI in od koncentracije same soli. Poleg tega smo pokazali, da je učinek soli na meddelčne interakcije odvisen tudi od vrste iona soli, saj bolj kaotropni anioni učinkoviteje senčijo elektrostatske sile med makromolekulami. Za proučevane sisteme smo pokazali, da lahko močne elektrostatske interakcije med proteini in polielektroliti povzročijo konformacijske spremembe proteina, ki so neposredna posledica tvorbe kompleksov, v določenih primerih pa jih lahko reguliramo z dodatkom soli. Čeprav je bil učinek nevtralnih (neionskih) sotopljencev, kot sta PEG ali sladkor, na agregacijo proteinov in kompleksacijo le-teh s polielektroliti manj izrazit, smo kljub temu pokazali, da je samozdruževanje makromolekul v tovrstnih raztopinah pri določenih pogojih vseeno moč
modulirati z nevtralnimi sotopljenci. Na tej točki lahko omenimo kemijsko modifikacijo saharoze, ki bistveno spremeni njene sposobnosti strukturiranja molekul vode v okolici proteinov, kar posredno vpliva tako na interakcije med samimi proteini kot med proteini in polielektroliti v prisotnosti modificiranega sladkorja.
S kombinacijo eksperimentalnega dela in teoretičnih pristopov smo pokazali, da sta anizotropija površine proteina in lokalizacija vezavnih mest drugih zvrsti na površini proteinov bistveni pri obravnavi asociacije proteinov z ligandi, denimo polielektroliti. Na podlagi tega smo razvili teoretični pristop, ki združuje napovedno moč algoritma strojnega učenja in tarčno molekulsko sidranje. Pristop, katerega namen je učinkovitejše tarčno molekulsko sidranje, je bil validiran na vrsti proteinskih kompleksov s peptidi kot tudi z majhnimi organskimi molekulami. S tovrstnim pristopom smo predstavili nekatere prednosti implementacije strojnega učenja v klasičnih protokolih sidranja, kot so denimo presejalni protokoli. Prav tako smo pokazali uporabnost takšnega pristopa pri oceni vezavne regije na proteinu, kadar eksperimentalni podatki o kompleksih protein-ligand niso
na voljo (npr. kompleksi med proteini in sintetičnimi polielektroliti)
|