The effects of urea and of pH on protein structure studied by molecular dynamics simulation

Promotie: mw. D.S.M. Mueller, 13.15 uur, Academiegebouw, Broerstraat 5, Groningen

Proefschrift: The effects of urea and of pH on protein structure studied by molecular dynamics simulation

Promotor(s): prof.dr. A.E. Mark

Faculteit: Wiskunde en Natuurwetenschappen

 

Twee studies in de moleculaire dynamica

In haar proefschrift presenteert Daniela Mueller twee onderzoeken in de computationele chemie.

De eerste gaat over het partieel ontvouwen van een enzym in ureum. Het enzym cytochroom c-550 (een bacterieel elektron-transport eiwit) reageert met peroxiden, maar normaal is deze 'peroxidase'-eigenschap zwak. Oplossen in ureum leidt echter tot een duizendvoudige verhoging van de peroxidaseactiviteit. Het ureum maakt de structuur van het eiwit losser en zo het actieve centrum binnen het eiwit beter toegankelijk voor de peroxiden. Dit leidt tot een hogere reactiesnelheid. Simulaties van cytochroom c in ureum laten het gedeeltelijk openen van het actieve centrum zien. Hierbij bleef de algemene structuur van het eiwit intact, zodat de structuur in zijn originele, minder actieve staat kan terugkeren als de concentratie van de ureum wordt verlaagd. Dit maakt recycling, stabiel bewaren en meervoudig activering van cytochrome c peroxidase voor industriële toepassing mogelijk.

De tweede studie betreft de structurele veranderingen van een eiwit van het knokkelkoortsvirus (dengue) onder zure omstandigheden. Veel virussen zijn omhulde holle deeltjes, die met eiwitten bedekt zijn. Bij zure pH veranderen deze eiwitten en laten het virus met de gastheercel fuseren en de gastheer infecteren. Histidine is een klein bestanddeel van eiwitten, dat gevoelig is voor de zure pH waarbij infectie plaatsvindt. Simulaties van een viraal enveloppe-eiwit lieten zien dat de lokale veranderingen van histidines bij zure pH onomkeerbare en globale herschikkingen in het eiwit teweegbrengen. Deze kunnen belangrijk zijn voor de fusie van de virus met de gastheercel, en dus voor de infectie. Daarom kan dit onderzoek bijdragen aan de bestrijding van dengue, een ziekte die ongeveer veertig procent van de mensheid bedreigt en waarvoor - op het bestrijden van het muggen die de ziekte overbrengen na - op het ogenblijk geen behandeling voor bestaat.

Daniela Mueller (Duitsland, 1975) studeerde biologie aan de Ruhr-University Bochum. Het onderzoek werd uitgevoerd bij de afdeling Molecular Dynamics van de RUG en bij de afdeling Molecular Dynamics van de University of Queensland (Australië). De financiering kwam van de EU. Mueller gaat door als postdoc in hetzelfde onderzoek.