Free Press

A béta-lapok hidrogénkötések hálózatával összekapcsolt, megnyúlt polipeptidszálakból (béta-szálakból) állnak, és széles körben előfordulnak a fehérjékben. Bár a béta-lemezek fontosságát a fehérjék hajtogatott szerkezetében már régóta ismerik, egyre inkább elismerik a béta-lemezek közötti intermolekuláris kölcsönhatások fontosságát. A béta-lemezek hidrogénkötéses élei közötti intermolekuláris kölcsönhatások a biomolekuláris felismerés alapvető formáját jelentik (hasonlóan a DNS bázispárosodásához), és részt vesznek a fehérjék kvaterner szerkezetében, a fehérje-fehérje kölcsönhatásokban, valamint a peptid- és fehérjeaggregációban. A béta-lemez kölcsönhatások fontossága a biológiai folyamatokban potenciális célpontjaivá teszi őket az olyan betegségekbe való beavatkozásnak, mint az AIDS, a rák és az Alzheimer-kór. Ez a beszámoló leírja, hogy kutatócsoportom kémiai modellrendszereket használ a béta-lemezek szerkezetének és kölcsönhatásainak tanulmányozására. A kémiai modellrendszerek kiváló eszközként szolgálnak a béta-lemezek vizsgálatára, mivel kisebbek, egyszerűbbek és könnyebben manipulálhatók, mint a fehérjék. A szintetikus kémiai modellrendszerek lehetőséget nyújtanak a természetes rendszerek szabályozására vagy modulálására, illetve más hasznos alkalmazások kifejlesztésére is, és végül új gyógyszerekhez vezethetnek, amelyekkel betegségeket lehet kezelni. A mi “mesterséges béta-lapjainkban” molekuláris sablon- és fordulóegységeket peptidekkel kombinálunk, hogy utánozzuk a párhuzamos és antiparallel béta-lapok szerkezetét. A sablonok és a fordulóegységek a peptidcsoportokkal hajtogatott, hidrogénkötésű struktúrákat képeznek, és segítenek megakadályozni a bonyolult, rosszul definiált aggregátumok kialakulását. A peptid béta-szál egyik szélének hidrogénkötéses mintázatát megkettőző, a másik szélét blokkoló sablonok különösen értékesnek bizonyultak az aggregátumok kialakulásának megakadályozásában és az egyszerű monomer és dimer szerkezetek kialakulásának elősegítésében. Az olyan mesterséges béta-lapok, amelyek szabadon hagyott hidrogénkötéses élekkel rendelkeznek, jól definiált hidrogénkötéses dimereket képezhetnek. A dimerizáció könnyen bekövetkezik kloroformos oldatokban, de vizes oldatban további hidrofób kölcsönhatások szükségesek a dimerizációhoz. Az oldalláncok közötti kölcsönhatások, valamint a fő láncok közötti hidrogénkötések fontosak a dimerképződésben. A mesterséges béta-lemezek NMR-vizsgálatai megvilágították a hidrogénkötés-komplementaritás, a méretkomplementaritás és a királis komplementaritás fontosságát ezekben a kölcsönhatásokban. Ezek a párosítási preferenciák szekvencia-szelektivitást mutatnak a béta-lemezek közötti molekuláris felismerésben. Ezek a vizsgálatok segítenek bemutatni a béta-lemezek közötti intermolekuláris él-perem kölcsönhatások fontosságát a peptidekben és fehérjékben. Végső soron ezek a modellrendszerek új módszerekhez vezethetnek a béta-lemez kölcsönhatások szabályozásához és az olyan betegségek kezeléséhez, amelyekben ezek a kölcsönhatások szerepet játszanak.