Free Press

Beeta-arkit koostuvat pidennetyistä polypeptidisäikeistä (beetasäikeistä), jotka on yhdistetty vetysidosten verkostolla, ja niitä esiintyy laajalti proteiineissa. Vaikka beetalevyjen merkitys proteiinien laskostuneissa rakenteissa on tunnustettu jo pitkään, yhä useammin tunnustetaan myös beetalevyjen välisten molekyylien välisten vuorovaikutusten merkitys. Molekyylien väliset vuorovaikutukset beetalevyjen vetysidosreunojen välillä muodostavat biomolekyylitunnistuksen perustavanlaatuisen muodon (kuten DNA:n emäspaariutuminen), ja ne osallistuvat proteiinien kvaternäärirakenteeseen, proteiini-proteiini-interaktioihin sekä peptidien ja proteiinien aggregaatioon. Beeta-arkkien vuorovaikutusten merkitys biologisissa prosesseissa tekee niistä potentiaalisia kohteita, joihin voidaan puuttua aidsin, syövän ja Alzheimerin taudin kaltaisissa sairauksissa. Tämä tili kuvaa tutkimusryhmäni käyttämiä kemiallisia mallisysteemejä beeta-arkkien rakenteen ja vuorovaikutusten tutkimiseen. Kemialliset mallisysteemit ovat erinomaisia välineitä beetalevyjen tutkimiseen, koska ne ovat pienempiä, yksinkertaisempia ja helpommin manipuloitavissa kuin proteiinit. Synteettiset kemialliset mallit tarjoavat myös mahdollisuuden hallita tai muokata luonnollisia järjestelmiä tai kehittää muita hyödyllisiä sovelluksia, ja ne voivat lopulta johtaa uusiin lääkkeisiin, joilla voidaan hoitaa sairauksia. ”Keinotekoisissa beetalevyissämme” molekyylimallit ja kääntöyksiköt yhdistetään peptideihin rinnakkaisten ja antiparalleelisten beetalevyjen rakenteiden jäljittelemiseksi. Templaatti- ja käänneyksiköt muodostavat peptidiryhmien kanssa taitettuja, vetysidonnaisia rakenteita ja auttavat estämään monimutkaisten, epämääräisten aggregaattien muodostumisen. Mallit, jotka kopioivat peptidin beetasäikeen toisen reunan vetysidoksia ja estävät samalla toisen reunan, ovat osoittautuneet erityisen arvokkaiksi estämään aggregaattien muodostumista ja edistämään yksinkertaisten monomeeristen ja dimeeristen rakenteiden muodostumista. Keinotekoiset beetasäikeet, joiden vetyä sitovat reunat ovat paljastuneet, voivat muodostaa hyvin määriteltyjä vetyä sitovia dimeerejä. Dimeroituminen tapahtuu helposti kloroformiliuoksessa, mutta vesiliuoksessa se vaatii ylimääräisiä hydrofobisia vuorovaikutuksia. Sivuketjujen väliset vuorovaikutukset sekä pääketjujen väliset vetysidokset ovat tärkeitä dimeerien muodostumisessa. Keinotekoisilla beetalevyillä tehdyissä NMR-tutkimuksissa on selvitetty vetysidosten komplementaarisuuden, koon komplementaarisuuden ja kiraalisen komplementaarisuuden merkitystä näissä vuorovaikutuksissa. Nämä parituspreferenssit osoittavat sekvenssiselektiivisyyttä beetalevyjen välisessä molekyylitunnistuksessa. Nämä tutkimukset auttavat havainnollistamaan peptidien ja proteiinien beetalevyjen välisten molekyylien välisten reunojen välisten vuorovaikutusten merkitystä. Viime kädessä nämä mallisysteemit voivat johtaa uusiin tapoihin kontrolloida beetalevyjen vuorovaikutuksia ja hoitaa sairauksia, joissa ne ovat osallisina.