Stability of halophilic proteins: competition between hydrophobic and electrostatic solvation
Final Report Abstract
Im Projekt wurden wichtige wissenschaftlich Fortschritte erbracht: Die EN Gruppe motivierte die thermodynamische Kraftfeldentwicklung von wässrigen Elektrolyten und führte eine modifizierte PB Gleichungen und realistische, spezifische hydratisierte Ionenradien für lösungsmittelfreie Simulationen ein. Die EN Gruppe fand heraus, dass repulsive Solvationskräfte durch stark an Oberflächen adsorbierte Ionenschichten herrschen, die auch für die Stabilität (Dispersion) halophiler Proteine in Lösung ein Rolle spielen könnten. Weiterhin fand die EN, dass direkte Bindungs- und Adsorptionseffekte von Ionen an spezifischen Aminosäuregruppen neutrale Sekundärstrukturen destabilisieren, aber geladene Strukturen stabilisieren können, wobei aber auch kooperative ionische Effekte eine Rolle spielen. Die ionische Bindung hat auch einen signifikanten Einfluss auf die Faltungskinetik von Peptiden, was von der EN Gruppe das erste Mal gezeigt wurde. Eine Schlussfolgerung der Studie im Hinblick auf die Stabilität der Sekundärstruktur halophiler Proteine könnte sein, dass die geladenen sauren Oberflächengruppen der halophilen Proteine die neutralen, funktionalen Sekundärmotive im Protein schützt, indem es das Salz bindet und von den für die Funktion wichtigen Strukturen fernhält. Wissenschaftliche Fehleinschätzungen und damit überraschend waren die vorgefundenen Kraftfelder für Ionen in den Simulationspaketen, die speziell bei hohen Konzentrationen sehr fehlerhaft waren. Auch der Simulationsaufwand schon für das Studium des Gleichgewichtsverhaltens kleiner Peptide war überraschend hoch.
Publications
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J. Dzubiella
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(See online at https://doi.org/10.1016/j.bpj.2012.01.035)
