Za določevanje relativnih populacij treh najpomembnejših konformacij (PII, ß, and alfaR) 19 dipeptidov glavnih amino-kislin smo analizirali amidno III območje v vibracijskih spektrih. Rezultati predstavljajo osnovo za razvoj novih potencialnih polj za študij struktur polipeptidov. Za vse dipeptide sta najbolj pogosti konformaciji PII in ß. Izjema je dipeptid Gly. Za vse dipeptide je populacija αR konformacije manjše od 10 %. Izjema je Gly dipeptid, ki ima zelo kompleksno porazdelitev konformacij v φ,ψ prostoru in nejasno asignacijo amidnih III trakov. Populacije ß in PII konformacij se med 19 dipeptidi zelo razlikujejo. Trak med 1317 in 1306 cm-1 smo pripisali PII konformaciji, trak med 1304cm-1 in 1294 cm-1 smo pripisali αR konformaciji in trak med 1294 in1270 cm-1 konformaciji ß. Intenzitete treh trakov smo merili z oslabljeno totalno refleksijsko spektroskopijo in ramansko spektroskopijo. Z obema spektroskopskima metodama so bili pridobljeni konsistentni rezultati, tako v frekvencah kot v relativnih populacijah. Konformaciji ß in PII sta bili asignirani s pomočjo sklopitvenih konstant 3J(HN,Hα) v odvisnosti od relativne populacije ß konformacij. Asignacija PII konformacije je v skladu s podatki ramanske optične aktivnosti. Temperaturna odvisnost relativnih populacij ß in PII konformacij je za alanin in leucin med 30 in 60°C v skladu s standardnim Boltzmannovim modelom med 30 in 60°C.
COBISS.SI-ID: 4611098
Nedavno kalorimetrično izmerjene solvatacijske entalpije nekaterih dipeptidnih analogov so potrdile našo hipotezo, da princip aditivnosti ne velja za interakcije peptidnih skupin z vodo. Glavna posledica neveljavnosti principa aditivnosti je, da je vrednost solvatacijske entalpije peptidne vezi, ki je najpomembnejši parameter pri analizi termodinamike zvitja proteinov, popolnoma napačna. Kot testni sistem smo uporabili eksperimentalno določene hitrosti izmenjave vodika na peptidnih vezeh. Računi pokažejo, da je napaka predvsem posledica zanemarjanja vpliva sosednjih NHCO skupin.
COBISS.SI-ID: 4103962
Predstavili smo nov pogled na mehanizem hidrofobnega efekta. Razumevanje hidrofobnega efekta na molekularnem nivoju je ključnega pomena za razlago vrste kemijskih in bioloških pojavov. Efekt spremlja zmanjšanje entropije v vodi, ki obdaja hidrofobni topljenec. Hidrofobni efekt utemeljimo s pojavom močno korelirane izmenjave vodikovih vezi med molekulami vode v bližini hidrofobnega topljenca. Ugotovili smo, da se korelacije pri interakciji med molekulami vode pojavijo kot kompenzacija za zmanjšanje fluktuacij elektrostatskega polja, kar je posledica prisotnosti hidrofobne površine. Zaradi neposredne zveze med stopnjo koreliranosti med posameznimi deli v sistemu in entropijo, vodi porast korelacij v sistemu nujno do zmanjšanja entropije. Novo sliko hidrofobnega efekta, ki jo lahko formuliramo kot princip, da je elektrostatski šum na posamezno molekulo vode maksimiran, tako da lahko vsaka molekula vode tvori maksimalno število vodikovih vezi, podpremo s sistematično izvedenimi MonteCarlo simulacijami vode ob prisotnosti različnih hidrofobnih topljencev.
COBISS.SI-ID: 5094426
Tradicionalno razlagamo interakcijo med dvema privlačnima hidrofobnima delcema na osnovi sproščanja entropijsko frustriranih molekul vode, ki se nahajajo v njuni hidratacijski lupini. Vendar pa ta slika ne zajema kinetike procesa približevanja delcev, zato je ni mogoče uporabiti za celovit mikroskopski opis hidrofobne interakcije (HI). V tem delu na podlagi Monte Carlo simulacij para nepolarnih topljencev z velikostjo manjših molekul pokažemo odločilno vlogo kolektivnih fluktuacij v mreži vodikovih vezi za ustrezno mikroskopsko sliko HI. Glavni prispevek k HI je sprostitev translacijskih korelacij med topljencem in vodo. Obstoj maksimuma toplotne kapacitete ob desolvatacijski barieri je povezan z mehčanjem fluktuacij ne-vodikovo-vezanih vod in relaksacijo večdelčnih korelacij v mreži labilnih vodikovih vezi. Pokaže se, da je odločilni mikroskopski dogodek, ki je odgovoren za kinetiko hidrofobne asociacije, pojav kritične kolektivne fluktuacije hidratacijske vode, ki izpodrine znaten delež vodikovo vezanih skupkov iz notranje v zunanje območje prve hidratacijske lupine.
COBISS.SI-ID: 36953605
S kombinacijo NMR metod in računalniških simulacij molekularne dinamike smo določili način vezave serije novih derivatov naftalen-N-sulfonil-D-glutaminske kisline na ligazo MurD. Mur ligaze so nedavno odkriti bakterijski encimi, ki sodelujejo v procesih membranske biogeneze v celicah bakterij in so zato primerne nove proteinske tarče za razvoj protibakterijskih učinkovin. Kljub številnim poskusom še vedno ni zadovoljivih rezultatov na področju razvoja novih protibakterijskih učinkovin, ki bi delovale kot inhibitorji Mur ligaz. Neuspeh dosedanjih poskusov je mogoče pripisati nezadostni učinkovitosti obstoječe metodologije načrtovanja novih zdravilnih učinkovin. Strukturno podprte metode preveč slonijo na togih molekulskih strukturah, ki so bile določene z rentgensko difrakcijo. Zato so raziskave dinamično-strukturnih značilnosti vezave novih inhibitorjev Mur zelo aktualne. V naših študijah smo z NMR metodami prepoznali konformacijsko fleksibilnost novih inhibitorjev v vezavnem mestu encima in jo raziskali z računalniškimi simulacijami molekularne dinamike kompleksov inhibitor-receptor. Določili smo vpliv fleksibilnosti na posamezne interakcije inhibitor-receptor. Ugotovili smo, da je stopnja fleksibilnosti povezana s specifičnimi elementi molekularne strukture ligandov in z razlikami v njihovi inhibitorni aktivnosti. Pokazali smo, da dodatne hidrofobne interakcije inhibitor-receptor povečajo inhibitorno aktivnost novih ligandov in definirali molekularne segmente, ki jih tvorijo. Podali smo smernice za načrtovanje aktivnejših analogov.
COBISS.SI-ID: 4121626