Moleculaire simulatie van eiwitvouwing geeft inzicht in complexe celprocessen

Eiwitten zijn een van de belangrijkste onderdelen van een levende cel. Elk eiwit heeft behalve een unieke volgorde van aminozuren ook een karakteristieke driedimensionale structuur. Deze structuur stelt eiwitten in staat om hun biologische functie in de cel te vervullen. Zonder onderzoek aan eiwitstructuren en het mechanisme van vouwen en ontvouwen van deze structuren is het niet mogelijk om complexe cellulaire processen te begrijpen. Inzicht in deze mechanismen en de thermodynamica van eiwitvouwing zou in principe het ontwerpen van eiwitten met gewenste functies mogelijk maken. Eiwitten vouwen zich heel snel, sommige in een miljoenste van een seconde. Vanuit fysisch oogpunt is het vouwen van een eiwit echter een zeldzame gebeurtenis (rare event), omdat de kinetiek van moleculen zoals eiwitten bekeken moet worden op de relevante tijdschaal, namelijk de tijdschaal van atoomvibraties. Vouwing kost een enorm aantal atoomvibraties waardoor moleculaire simulaties van dit proces erg moeilijk te realiseren zijn. Jarek Juraszek richt zich in zijn onderzoek op de simulatie van eiwitvouwing op moleculair niveau. Hij bespreekt algoritmen voor het verbeteren van de efficiëntie van rare event sampling. Met deze methoden is het mogelijk het ‘vouwingsmechanisme' op atomistische schaal te voorspellen, reactieconstanten uit te rekenen en de corresponderende transitietoestanden te bepalen. Met simulaties kunnen ook de oorzaken voor ‘verkeerd vouwen' door eiwitten bestudeerd worden, een proces dat in levende organismen ernstige ziekten kan veroorzaken.

Redactie archief

https://www.medicalfacts.nl