Hidrofobnost igra pomembno vlogo pri številnih fizikalno-kemijskih procesih, od raztapljanja v vodi do zvitja proteinov, vendar pa je fizikalni izvor hidrofobnosti na temeljnem nivoju še vedno nepojasnjen. Klasični pogled na hidrofobnost je, da se v prisotnosti hidrofobnega topljenca tvorijo mikroskopski kristalčki ledu ('icebergs'), kot posledica okrepljenih vodikovih vezi med molekulami vode. Kljub dolgoletnih raziskavah hidrofobnosti pa ni prav nobenega eksperimentalnega dokaza za obstoj kristalčkov ledu ali okrepljenih vodikovih vezi med molekulami vode v bližini hidrofobnih topljencev. Za študij hidrofobnost na najbolj temeljnem nivoju smo uporabili infrardeče spektre izotopsko razklopljenih valenčnih O-D nihanj molekul vode v raztopini popolnoma hidrofobnih topljencev (metan, etan, kripton, ksenon) in odkrili prvi eksperimentalni dokaz za prisotnost okrepljenih vodikovih vezi molekul vode v bližini popolnoma hidrofobnih topljencev, ki po jakosti ustrezajo tistim v ledu in klatratih. Molekule vode z okrepljenimi vodikovimi vezmi kažejo strukturno ureditev podobno tisti v klatratih. Število okrepljenih vodikovih vezi je od 10 do 15 na eno molekulo metana. Ab-initio simulacije molekulske dinamike raztopine metana v vodi so potrdile, da molekule vode v bližini metana tvorijo močnejše, bolj številne in bolj tetraedrično usmerjene vodikove vezi od tistih v čisti vodi, in da je njihova mobilnost omejena. Pokazali smo, da je odsotnost interkalacijskih vodnih molekul, ki povzročajo elektrostatsko senčenje vodikovih vezi v čisti vodi, kritičnega pomena za nastanek okrepljenih vodikovih vezi v okolici hidrofobnega topljenca. Naši rezultati potrjujejo klasični pogled na hidrofobnost.
COBISS.SI-ID: 6068250
Vpliv postopne hidracije na sekundarno strukturo proteina konkanavalin A (273 aminokislinskih ostankov) smo spremljali z infrardečo spektroskopijo. Analiza trakov amid I in amid III smo uporabili za določitev deleža beta-ravnin v beljakovinskih filmih, posnetih v različnih stopnjah hidratacije. V suhem beljakovinskem filmu je 53% aminokislinskih ostankov v konformaciji beta-ravnin. Na osnovi značilnih diferencialnih spektrov, izračunanih iz različnih ravni hidratacije, smo ugotovili, da se v začetni stopnji hidratacije molekule vode vežejo preko vodikovih vezi neposredno na glavne in stranske verige proteina. Vzporedna analiza trakov kaže, da regija amid III ponuja popolnejše informacije o strukturi beljakovin. Analiza področja amid III, poleg primerljivih podatkov o populaciji sekundarnih strukturnih elementov, zagotavlja tudi porazdelitev konformacij aminokislin, ki jih najdemo v nestrukturiranih delih beljakovin.
COBISS.SI-ID: 6089242
Med razvojem zdravil je pomembno imeti primerno kristalno obliko aktivne farmacevtske učinkovine (API). Osnovne možnosti so v glavnem izvirale v obliki proste baze, kisline ali soli. Snovi, ki so stabilne le v določenem območju pH, so izziv za pripravo učinkovin. Pri prazolih, za katere je znano, da so občutljivi na degradacijo v kislinskem okolju, se zmes stabilizira z alkalnimi aditivi ali z uporabo API na osnovi soli. Zato je za spremljanje morebitne solinizacije prostih molekul potrebna pripravo in karakterizacija baznih soli. Sintetizirali smo soli omeprazola (OMP) iz skupine alkalijskih kovin (Li, Na in K) ter zemljoalkalijskih kovin (Mg, Ca). Namen dela je prikazati uporabnost vibracijske spektroskopije za razlikovanje med molekulami OMP in OMP-soli. Fizikalno-kemijske lastnosti petih soli smo študirali z infrardečo in Ramansko spektroskopijo, NMR, TG, DSC in teoretičnim izračunom vibracijskih frekvenc. Ugotovili smo, da vibracijska spektroskopija služi kot uporabno spektroskopsko orodje, ki omogoča natančen, hiter in nedestruktiven način določanja značilnosti OMP in njegovih soli.
COBISS.SI-ID: 27436087
Proteolipidni protein (PLP) je eden od glavnih proteinov mielinskega ovoja, ki se uničijo med napredovanjem multiple skleroze (MS). Znano je, da imunodominantni epitop PLP139-151 povzroči eksperimentalni avtoimunski encefalomielitis (EAE, živalski model MS), pri čemer T celični receptor (TCR) med tvorbo trimolekularnega kompleksa s peptidnim antigenom in večjim histokompatibilnim kompleksom prepozna aminokislinske ostanke 144 in 147. Konformacijske lastnosti linearnih in cikličnih peptidnih analogov PLP, in sicer PLP139-151in cikličnega (139-151) (L144, R147) PLP139-151, smo proučevali v raztopini z metodami jedrske magnetne resonance (NMR) v kombinaciji z simulacijami molekularne dinamike. Rezultati kažejo, da imajo stranske verige mutiranih aminokislin v cikličnem analogu drugačno prostorsko orientacijo v primerjavi z ustreznimi stranskimi verigami linearnega analoga, kar lahko vodi do zmanjšane afinitete do TCR. NMR eksperimenti v kombinaciji s teoretičnimi izračuni utirajo pot za načrtovanje in sintezo učinkovitih, nadzorovanih peptidov imunodominantnega epitopa PLP139-151, kot tudi ne-peptidnih mimetikov, ki so končni cilj.
COBISS.SI-ID: 6208026
Holesterol je bistvenega pomena za razvoj, rast in vzdrževanje organizmov. Mutacije v biosintetskih genih holesterola so embrionalne smrtonosne in le malo polimorfizmov je do sedaj povezanih s patologijami pri ljudeh. Prejšnje analize kažejo, da ima lanosterol 14 a-demetilaza (CYP51A1) iz poznega dela biosinteze holesterola le nekaj nesmiselnih mutacij z nizkimi manjšimi alelnimi frekvencami in nizko povezavo z patologijami pri ljudeh. Namen te študije je ovrednotiti vlogo sprememb aminokislin v naravnih nesmiselnih mutacijah hCYP51A1 proteina. V podatkovnih bazah SNP smo iskali obstoječe polimorfizme CYP51A1 in ocenili njihov učinek na funkcijo proteinov. Našli smo redke različice, ki povzročajo škodljive nesmiselne mutacije CYP51A1. Nekatere nesmiselne variante so bile povezane tudi s fenotipom pri ljudeh. Pri testiranju encimske aktivnosti in vitro so bile pripravljene dve variantni različici, vendar nismo uspeli pridobiti spektra P450. Izvedli smo molekularno modeliranje treh izbranih nesmiselnih variant za ovrednotenje učinka substitucije aminokislin na potencialno interakcijo s substratom in obveznega redoksnega partnerja POR. Pokažemo, da sta dve različici, R277L in še posebej D152G, imeli morda nižji vezavni potencial do obveznega redoksnega partnerja POR. Ocenili smo možen učinek škodljivih variant tudi z uporabo podatkov iz drugih mutantov CYP51A1 in vitro. Na koncu predlagamo, da se v osebno diagnostiko vključijo škodljive variante CYP51A1 za izboljšanje genetskega svetovanja za nekatere fenotipe redkih bolezni.
COBISS.SI-ID: 33314265