Białka możemy podzielić m.in. na integralne (białka błonowe, rozpuszczalne w tłuszczach) oraz globularne
(rozpuszczalne w wodzie i wodnych roztworach elektrolitów). Oba rodzaje białek różnią się sposobem
organizacji, wzajemnym ułożeniem łańcucha polipeptydowego. W przypadku białek błonowych łańcuchy
boczne aminokwasów hydrofobowych (Leu, Val, Ile, itp.) eksponowane są w kierunku warstwy lipidowej
i oddziałują z resztami kwasów tłuszczowych, podczas gdy aminokwasy hydrofilowej (Glu, Ser, Lys, itd.)
tworzą kanały modulując przepuszczalność dwuwarstwy lipidowej bądź są eksponowane do cytozolu lub
macierzy międzykomórkowej. W przypadku białek globularnych sytuacja jest odwrotna niż w przypadku
kanałów transbłonowych, reszty hydrofilowe eksponowane są do środowiska zewnętrznego, podczas gdy
reszty hydrofobowe oddziałują wzajemnie tworząc hydrofobowy rdzeń globuli. Podobnie sytuacja się ma
w przypadku agregacji peptydów, krótszych fragmentów białek. Pept ydy mogą tworzyć agregaty w
środowisku wodnym oraz w dwuwarstwie lipidowej, a stopień agregacji danego peptydu zależy od
środowiska. Peptydy transbłonowe, mogące penetrować błonę komórkową, są ważna klasą związków
posiadających pożądane właściwości farmakologiczne, np. przeciwbakteryjne, jak również mogą być
wykorzystane w systemach dostarczania leków do wnętrza komórek.
Celem projektu jest opracowanie metody badania równowag agregacji peptydów w błonach biologicznych.
Do badanych peptydów przyłączony zostanie układ 1,3-dimerkaptofenylowy, który w wyniku utlenienia
tlenem atmosferycznych może dawać układy cycklooligomeryczne. Wielkością powstających oligomerów
steruje proces agregacji łańcuchów peptydowych, jak to zostało pokazane we wcześniejszych badaniach [1].
Odpowiednio stymulowana (ultradźwięki lub światło) mieszanina powstałych cycklooligomerów pozostaje w
równowadze termodynamicznej i dostosowuje się do zmian środowiska umożliwiając selekcję
najstabilniejszego produktu [2,3]. Proste pomiary LC-MS (ang. liquid chromatography – mass spectrometry)
oraz HPLC-UV (ang. high-performance liquid chromatography – ultraviolet) pozwalają na analizę jakościową
oraz ilościową dynamicznych bibliotek kombinatorycznych TASP’ów (ang. template-assembled synthetic
proteins). Skład tych bilbliotek odzwierciedla stan równowagowy miedzy agregatami peptydowymi w danym
środowisku. Dzięki tym pomiarom będzie można prześledzić proces agregacji peptydów w błonach
biologicznych w zależności od stężenia peptydu w stosunku do stężenia lipidów tworzących liposomy.
W projekcie zaplanowano badania porównawcze na modelowych sekwencjach peptydowych, dla których
literaturowo znany jest najstabilniejszy agregat w środowisku wodnym lub w dwuwarstwie lipidowej. Zostanie
porównany skład mieszanin agregatów otrzymanych w roztworach wodnych oraz z wykorzystaniem modeli
błon biologicznych, takich jak micele i liposomy. W kolejnym kroku przebadane zostaną fragmenty białek
transbłonowych oraz znane peptydy transbłonowe, o których wiadomo że tworzą kanały jonowe. Uzyskane
wyniki pomogą zrozumieć różnice w zwijaniu się białek globularnych i integralnych. Opracowana metoda
będzie mogła być wykorzystana w badaniu stopnia agregacji peptydów transbłonowych o znaczeniu
farmakologicznym, a poznanie zależności struktura-stopień agregacji-aktywność pozwoli w przyszłości na
racjonalne projektowanie ich analogów o interesujących nas właściwościach.
1. Grzegorz Wołczański, Marta Cal, Mateusz Waliczek, Marek Lisowski, Piotr Stefanowicz,
Self-Synthesizing Models of Helical Proteins Based on Aromatic Disulfide Chemistry, Chemistry - A
European Journal, Volume 24, Issue 49, 2018, Pages 12869-12878
2. Urs F. Fritze, Max von Delius, Dynamic disulfide metathesis induced by ultrasound, Chemm. Commun.,
Volume 52, 2016, Pages 6363-6366
3. Florian Klepel, Bart Jan Ravoo, Dynamic covalent chemistry in aqueous solution by photoinduced
radical disulfide metathesis, Org. Biomol. Chem., Volume 15, 2017, Pages 3840-3842
Nr rejestracyjny: 2019/35/N/ST4/00319; Kierownik projektu: mgr Grzegorz Dawid Wołczański
