Free Press

Beta-listy se skládají z prodloužených polypeptidových vláken (beta-řetězců) spojených sítí vodíkových vazeb a vyskytují se hojně v proteinech. Ačkoli význam beta-listů ve složených strukturách proteinů je již dlouho znám, stále více se uznává význam mezimolekulárních interakcí mezi beta-listy. Mezimolekulární interakce mezi vodíkovými vazbami na hranách beta-listů představují základní formu biomolekulárního rozpoznávání (podobně jako párování bází DNA) a podílejí se na kvartérní struktuře proteinů, interakcích protein-protein a agregaci peptidů a proteinů. Význam interakcí beta-listů v biologických procesech z nich činí potenciální cíle pro zásah u nemocí, jako je AIDS, rakovina a Alzheimerova choroba. Tento účet popisuje, jak moje výzkumná skupina využívá chemické modelové systémy ke studiu struktury a interakcí beta-sheetů. Chemické modelové systémy jsou vynikajícím prostředkem pro zkoumání beta-sheetů, protože jsou menší, jednodušší a snadněji se s nimi manipuluje než s proteiny. Syntetické chemické modelové systémy také poskytují možnost ovládat nebo modulovat přírodní systémy nebo vyvíjet další užitečné aplikace a nakonec mohou vést k novým lékům, kterými lze léčit nemoci. V našich „umělých beta-listech“ jsou molekulární šablony a otočné jednotky kombinovány s peptidy, které napodobují struktury paralelních a antiparalelních beta-listů. Šablony a otočné jednotky vytvářejí skládané, vodíkově vázané struktury s peptidovými skupinami a pomáhají zabránit vzniku složitých, špatně definovaných agregátů. Šablony, které kopírují vodíkovou vazbu jedné hrany peptidového beta-řetězce a zároveň blokují druhou hranu, se ukázaly jako zvláště cenné při prevenci tvorby agregátů a při podpoře tvorby jednoduchých monomerních a dimerních struktur. Umělé beta-řetězce, které mají obnažené hrany s vodíkovou vazbou, mohou tvořit dobře definované dimery s vodíkovou vazbou. Dimerizace probíhá snadno v chloroformových roztocích, ale ve vodném roztoku vyžaduje další hydrofobní interakce. Při tvorbě dimerů jsou důležité interakce mezi postranními řetězci a vodíkové vazby mezi hlavními řetězci. NMR studie umělých beta-listů objasnily význam komplementarity vodíkových vazeb, komplementarity velikosti a chirální komplementarity v těchto interakcích. Tyto párovací preference ukazují sekvenční selektivitu v molekulárním rozpoznávání mezi beta-listy. Tyto studie pomáhají ilustrovat význam mezimolekulárních interakcí mezi beta-listy v peptidech a proteinech. V konečném důsledku mohou tyto modelové systémy vést k novým způsobům kontroly interakcí beta-listů a léčby nemocí, na kterých se podílejí.