Logowanie do System sprawozdań KDM

Rola efektów solwatacyjnych w kształtowaniu funkcjonalności biomolekuł

Kierownik projektu: Jan Zielkiewicz

Politechnika Gdańska

Wydział Chemiczny

Gdańsk

Streszczenie projektu

Długofalowym celem naszych prac jest badanie wpływu wody solwatacyjnej ? czyli otaczającej cząsteczkę białka ? na jego funkcjonalność biologiczną. Jedną z bardziej spektakularnych ilustracji tego wpływu jest mechanizm funkcjonowania białek z grupy AFP (AntiFreeze Proteins). Białka należące do tej grupy występują w organizmach żywych narażonych na działanie ujemnych (w skali Celsjusza) temperatur, zaś ich rolą jest przeciwdziałanie zamarzaniu płynów wewnątrzkomórkowych. Obserwowana jest wielka rozbieżność struktur tych białek, ponadto różnią się też one znacząco stopniem aktywności, rozumianej jako najniższa temperatura, w której zdolne są one utrzymywać płyn w stanie przechłodzonym. Badania nad poznaniem molekularnego mechanizmu funkcjonowania tych białek trwają od blisko 40 lat, lecz wiele jego szczegółów pozostaje wciąż niejasnych. Według zasadniczo zgodnej opinii, cząsteczki AFP adsorbują się na powierzchni powstającego kryształka lodu, uniemożliwiając lokalnie (zarówno w miejscu adsorpcji, jak i w jego bliskim sąsiedztwie) dalsze narastanie warstwy lodu. Zdolność biomolekuły do wiązania się z lodem jest zapewniona dzięki swoistemu dopasowaniu kształtu ?aktywnego? fragmentu powierzchni białka ? czyli tego, który jest odpowiedzialny za jego wiązanie z powierzchnią lodu. Dawno już temu zwrócono uwagę na efekty solwatacyjne, które muszą odgrywać znaczącą rolę w mechanizmie funkcjonowania tych białek, szczególnie zaś w procesie rozpoznawania powierzchni kryształu lodu. Nasze dotychczasowe prace poświęcone były poznaniu mechanizmu funkcjonowania białek AFP i oparte były one o metodę symulacji komputerowych w wersji all atom. Prace te pokazały, że rzeczywiście białka AFP mają zdolność do niezwykle specyficznej modyfikacji struktury wody, przy czym modyfikacja ta zachodzi jedynie w sąsiedztwie aktywnego (czyli zdolnego do wiązania się z lodem) obszaru na powierzchni cząsteczki białka. Wynik tych prac pozwolił nam na przedstawienie modelu, opisującego oddziaływanie z powierzchnią lodu cząsteczek jednego z rodzajów białek AFP, należących do grupy tzw. białek hiperaktywnych. Naszym kolejnym celem jest nie tylko rozszerzenie tego modelu na klasę wszystkich rodzajów białek AFP (nie tylko hiperaktywnych), lecz także zrozumienie przyczyn warunkujących obserwowane, znaczne różnice w aktywności różnych rodzajów AFP.