Bioinformatika (Orvosi és Biológiai Tudományok Kollégiuma)
100 %
zsűri
Genetika, Genomika, Bioinformatika és Rendszerbiológia
Kutatóhely
Biofizikai Intézet (HUN-REN Szegedi Biológiai Kutatóközpont)
projekt kezdete
2009-04-01
projekt vége
2012-03-31
aktuális összeg (MFt)
17.982
FTE (kutatóév egyenérték)
2.40
állapot
lezárult projekt
magyar összefoglaló
Kutatásom célja, hogy tanulmányozzam a cisz-transz és L-D izomériának a peptidek szerkezeti és konformációs tulajdonságaira, illetve bioaktivitására kifejtett hatásait. A sztereoizomer opioid peptidek esetén a részletes összehasonlító konformáció-analízis segít tisztázni a szerkezeti különbségeket. A farmakofór elemeket tekintve a relatív térbeli elrendeződések egy új módszerrel való jellemzése új eredményeket szolgáltathat a bioaktív konformációra vonatkozóan, míg a szerkezet-aktivitás összefüggés vizsgálatok betekintést nyújthatnak az aktivitásért és szelektivitásért felelős szerkezeti sajátságok szerepébe. Az antimikrobiális peptidek sztereoizomerei esetén a dinamikai számítások információt adnak a cisz-transz izomériának a lehetséges hajtogatódási útvonalakban betöltött szerepéről, amely útvonalak elemezhetők és összehasonlíthatók egy új módszerrel. Ezek a vizsgálatok hozzájárulhatnak a peptidek antimikrobiális aktivitásával összefüggő mechanizmus jobb megértéséhez. A peptid-micella/membrán rendszerek esetén a dinamikai szimulációk a sztereoizomer antimikrobiális peptidek micella- és membrán-kötött konformációinak szerkezetéről adnak információt. Ezen vizsgálatok révén megismerhetővé válhatnak a peptid-micella/membrán kapcsolódást elősegítő kölcsönhatási típusok, és az antimikrobiális peptidek lehetséges hatásmechanizmusa is. A kutatásból származhatnak olyan eredmények, amelyek hasznosak lehetnek a racionális gyógyszertervezésben az opioid és antimikrobiális peptidek esetén.
angol összefoglaló
The aim of my project is to study the effects of cis-trans and L-D isomerisms on the structural and conformational properties, as well as on the bioactivity of peptides. Detailed comparative conformational analysis performed on the stereoisomeric opioid peptides helps to clarify their structural differences. For these peptides, characterizing the relative spatial arrangements of pharmacophores by a novel method can provides new results regarding the bioactive conformation, nevertheless, structure-activity relationship studies can supply insight into the roles of structural features responsible for activity and selectivity. Molecular dynamics calculations carried out on the stereoisomers of antimicrobial peptides provide information about the role of cis-trans isomerism in their possible folding pathways, which can be analyzed and compared by a novel method. These studies can contribute to the better understanding of mechanism of antimicrobial activity for these peptides. For the stereoisomeric antimicrobial peptides, molecular dynamics simulations performed on peptide-micelle/membrane ensembles supply data about the structure of micelle- and membrane-bound conformations. These studies can provide insight into the intermolecular interactions driving the peptide-micelle/membrane associations, as well as into the possible mode of action of antimicrobial peptides. My planned work can yield results, which would be useful in rational drug design for opioid and antimicrobial peptides.
Zárójelentés
kutatási eredmények (magyarul)
Kutatásom során tanulmányoztam a cisz-transz és L-D izomériának a peptidek térszerkezeti és konformációs tulajdonságaira, illetve bioaktivitására kifejtett hatásait. Az opioid peptidek összehasonlító konformáció-analízise alapján azonosítottam a sztereoizomerek karakterisztikus térszerkezeti sajátságait, illetve a peptidek közötti konformációs hasonlóságokat és különbségeket. A farmakofór elemek relatív térbeli elrendeződésének leírására használt módszer alkalmasnak bizonyult a sztereoizomerek egymástól való megkülönböztetésére, és a farmakofórok térbeli összefüggéseinek jellemzésére. Az antimikrobiális peptidek esetén meghatároztam a cisz-transz izomériának a sztereoizomerek konformációs tulajdonságainak kialakításában és a peptidek dinamikus viselkedésében betöltött szerepét. A bázikus aminosavakat tartalmazó alanin-alapú peptidekre vonatkozóan átfogóan feltérképeztük a folding folyamatokat, és a szimulációk alapján különböző módszerek alkalmazásával jellemeztük a hajtogatódási útvonalakat. Az antimikrobiális peptidek palindrom szekvenciái esetében elvégeztünk egy részletes térszerkezet-vizsgálatot, és azonosítottuk a peptidek jellegzetes térszerkezeti sajátságait. A peptid-micella/membrán rendszerek esetén tanulmányoztuk a sztereoizomer antimikrobiális peptidek micellához/membránhoz kötődésének folyamatát, illetve részletesen jellemeztük a sztereoizomerek micella- és membrán-kötött konformációit, valamint a peptidek és micellák/membránok között kialakuló kölcsönhatásokat.
kutatási eredmények (angolul)
In my project, the effects of cis-trans and L-D isomerisms on the structural and conformational properties, as well as on the bioactivity of peptides were studied. Based on the comparative conformational analysis of opioid peptides, the characteristic structural features of stereoisomers, as well as the conformational similarities and dissimilarities between the peptides were identified. The method, applied to describe the relative spatial arrangements of pharmacophore elements, proved to be suitable to distinguish the stereoisomers from one another, and to characterize the spatial relationships of pharmacophores. For the antimicrobial peptides, the role of cis-trans isomerism played in the formation of conformational properties of stereoisomers, and in the dynamic behaviour of peptides, was determined. The folding processes were comprehensively explored, regarding the alanine-based peptides containing basic amino acids, and based on the simulations, the folding pathways were characterized using various methods. A detailed structural investigation was performed on the palindromic sequences of antimicrobial peptides, and the typical structural features of peptides were identified. For the peptide-micelle/membrane systems, the binding processes of stereoisomeric antimicrobial peptides to micelle/membrane were studied, as well as the micelle- and membrane-bound conformations, and the interactions evolved between the peptides and micelles/membranes were characterized in detail.
Janzsó G, Bogár F, Hudoba L, Penke B, Rákhely G, Leitgeb B: Exploring and characterizing the folding processes of Lys- and Arg-containing Ala-based peptides: A molecular dynamics study, Comput Biol Chem 35(4): 240-250, 2011
Leitgeb B: Spatial relationships between the pharmacophores of endomorphin-2: a comparative study of stereoisomers, Cent Eur J Chem (közlésre elküldve), 2012
Leitgeb B: Characteristic conformational patterns of the Trp- and Arg-rich antimicrobial peptides, In: Kiss T, Perczel A (ed.) 4th European Conference on Chemistry for Life Sciences, Medimond International Proceedings, pp. 59-62, 2011
Hudoba L, Janzsó G, Rákhely G, Leitgeb B: Antimikrobiális peptidek palindrom szekvenciáinak térszerkezet-vizsgálata, In: Janáky Cs, Németh Z (ed.) XXXIII. Kémiai Előadói Napok., Szeged, pp. 220-224, 2010
Leitgeb B: Studying the dynamic behavior of stereoisomeric forms of the antimicrobial peptide indolicidin, Acta Microbiol Immunol Hung 58(S1): 67, 2011
Leitgeb B: Effects of the Pro/Ala substitutions on the structural features of indolicidin, Acta Microbiol Immunol Hung 58(S1): 179-180, 2011
Leitgeb B: Studying the characteristic conformational patterns of tritrpticin by molecular dynamics methods, Acta Microbiol Immunol Hung 58(S1): 180, 2011
Násztor Z, Leitgeb B: Studying the interactions of the stereoisomeric forms of indolicidin with DPC and SDS micelles, In: Regional Biophysics Conference. Book of Abstracts., (elküldve), 2012
