Investigation of cyclic lipodepsipeptides-membrane interactions
Panel
Chemistry 2
Department or equivalent
Dept. of Biophysics and Radiation Biology (Semmelweis University)
Starting date
2004-01-01
Closing date
2007-09-30
Funding (in million HUF)
18.203
FTE (full time equivalent)
0.00
state
closed project
Final report
Results in Hungarian
A Pseudomonas Syringae pv. Syringae növényi kórokozó baktérium törzs ciklusos lipopeptideket (CLPs) termel, amelyek eltérő hatásspektruma, antimikrobiális és patogén aktivitása szerkezeti különbözőségük függvénye, ezért a CLP molekulák biológiai aktivitásának megértéséhez szerkezetük molekuláris szintű megismerése szükséges.
A posztdoktori munkám a syringomycin-E, a syringotoxin-B és a syringopeptin-25A vegyület, hatásmechanizmusának molekula dinamikai szimulációval történő vizsgálatára irányult. A projektet három lépésbe valósítottam meg: a CLP molekulák háromdimenziós szerkezetének meghatározását és jellemzését hidrofil és hidrofób közegben, a sejtmembránt modellező lipid kettősrétegek megépítése követte, majd a peptid-lipid rendszerek összeépítését, hosszú távú molekula dinamikai szimulációját és annak analízisét végeztem el.
A trajektóriák részletes analízisével rámutattam, hogy a szimulált konformerek szerkezete (kísérleti NOE-NMR értékeket beépítésével) összhangban van a kísérleti eredmények alapján valószínűsített szerkezetekkel. A peptid-lipid rendszerek elemzésével meghatároztam a peptid és a lipid szerkezetében bekövetkező molekuláris szintű változásokat. Rámutattam azon aminosavakra, amelyek részt vesznek a peptid molekulák szerkezeti stabilitásában. Továbbá meghatároztam, a peptideknek a lipid kettősrétegbe történő beépülését, alakítva annak szerkezetét, és feltártam a peptid és a lipid molekulák között kialakuló kölcsönhatásokat.
Results in English
In our work we investigated in atomic detail the molecular features of three main antifungal cyclic lipodepsipeptides in hydrophilic, hydrophobic and lipid bilayer environments by molecular dynamics simulation.
As a first step we built a model of the peptides and examined their structures in water and octane using GROMACS in 200 ns MD simulations including experimental NMR NOE data. We determined structural preferences and conformational flexibility of CLPs in both solvents, in particular the importance of side-chain interactions in the peptide stability. The obtained three-dimensional structures were used for further investigation of the CLP-lipid bilayers interactions.
The trajectory analyses of the peptide-lipid systems reveal the atomistic structural modifications of peptide and lipid molecules. It was point out the role of peptide residues which are involved in structural stabilization effects of peptides. We determined the mode of insertion of peptides into lipid bilayers, and the structural perturbations of lipids. Furthermore, we find out the peptide-peptide and peptide-lipid interactions.
E. Mátyus, D.P. Tieleman: Molecular modeling of syringomycin-E – lipid interactions in DOPE and DOPS bilayers, előkészületben, 2008
E. Mátyus, D.P. Tieleman: Molecular modeling of syringomycin-E – lipid interactions in mixed DOPE/DOPS bilayers, előkészületben, 2008
E. Mátyus, D.P. Tieleman: Molecular dynamics simulation of antifungal CLPs, Bio Scientific Workshop, Kananaskis, Canada, 2004
E. Mátyus, L. Szilágyi, D.P. Tieleman, K. Blaskó, J. Fidy: A syringomycin-E molekula dinamikai vizsgálata hidrofil és hidrofób közegben, Magyar Biofizikai Társaság XXII. Kongreszusa, P20,, 2005
E. Mátyus, D.P. Tieleman: Investigation of conformational modifications in the syringomycin-E for reason of peptide-lipid interactions using moleclar.dynamics simulations, EuroQSRA, poszter P112, www.euro-qsra2006.org, 2006
E. Mátyus, K. Blaskó, D.P. Tieleman: Conformation analyses of antifungal syringotoxin-B ans syringopeptine-25A molecules, MipTec 2006, The leading European Event on Enabling Technologies for Drug, Basel, P 63, 2006
E. Mátyus, L. Monticelli, K. Kövér, Z. Xu, K. Blaskó, J. Fidy, D.P. Tieleman: Structural investigation of syringomycin-E using molecular-dynamics simulation, European Biophysics Journal, 249, 53-62, 2006, 2006
C. Kandt, E. Mátyus, D.P. Tieleman: Protein lipid interactions from a simulation point of view, Structure and dynamics of membranous interface, Surfactant Sciences Series, CRC Press, Taylor and Francis Group, könyvfejezet, a kiadó felkérésére, elfogadva, 2007
E. Mátyus, D.P. Tieleman: Molecular modeling of syringomycin-E – membrane interactions,, European Biophysics Journal, 36, supl. 1, 2007
E. Mátyus, C. Kandt, D.P. Tieleman: Computer simulation of antimicrobial peptides, Current Medicinal Chemistry, elfogadva, 2007
E. Mátyus, K. Blaskó, J. Fidy, D.P. Tieleman: Structural investigation of syringotoxin and syringopeptin-25A using molecular -dynamics simulations, European Biophysics Journal, elfogadva, 2007
E. Mátyus, D.P. Tieleman: Molecular modeling of syringomycin-E-membrane interactions, The 6th International Membrane Science and Technology Conference, The University of New South Wales, H2, poszter és poszter előadás, 2007
