Pomiar partycjonowania peptydów
U eukariontów, na przykład ludzi, peptydy hydrofobowe są transportowane przez translokony do dwuwarstwy lipidowej, aby utworzyć stabilne helisy transbłonowe (TM). Mechanizm transferu peptydów do dwuwarstwy lipidowej w naszych organellach nie został dotąd w pełni wyjaśniony, ponieważ dokładne pomiary utrudnia agregacja peptydów w roztworze. Projekt PEPTIDE PARTITIONING ("Experimental measurement of the direct partitioning of peptides into lipid bilayers"), finansowany ze środków UE, z powodzeniem dokonał pomiarów ilościowych zmiany energii swobodnej, która zachodzi w momencie transferu peptydów z wody do dwuwarstwy lipidowej. W trakcie symulacji naukowcy sfałdowali pojedyncze helisy TM w błony. Dzięki użyciu zwalidowanych doświadczalnie technik symulacji, wyniki projektu powinny dostarczyć nowych informacji na temat tworzenia się białek błonowych oraz ich struktury oraz funkcji. Podejście in silico może zostać również wykorzystane do symulacji dynamiki fałdowania białka w kompleksach białek błonowych typu multi-span. Członkowie projektu PEPTIDE PARTITIONING zaprojektowali syntetyczne, rozpuszczalne w wodzie peptydy związane z błoną, aby móc bezpośrednio określić ilość zmian energii swobodnej przy użyciu testu doświadczalnego wbudowywania w błonę. Peptydy pozyskano dzięki modyfikacji peptydów wbudowujących się w błonę komórkową w środowisku niskiego pH (pHLIP). Ich rozpuszczalność przy neutralnym pH oraz zdolność do spontanicznego wbudowywania się w dwuwarstwę lipidową w środowisku obniżonego pH umożliwiły dokonanie pomiaru partycjonowania energii swobodnej. W przypadku badań in silico na poziomie atomowym, pozwala się na swobodne fałdowanie wydłużonych łańcuchów polipeptydowych w wodzie oraz na partycjonowanie do i na zewnątrz dwuwarstwy lipidowej. Ustalono, że pomiary zmian termicznych, stanów energii i warunków równowagi były skorelowane z wynikami doświadczalnymi. Wyniki poddano walidacji na synchrotronie promieniowym metodą spektroskopii dichroizmu kołowego oraz testem doświadczalnym wbudowywania w błonę. Lepsze zrozumienie dynamiki białek TM umożliwi zaprojektowanie nowych pofałdowań białek błonowych z myślą głównie o sektorze biomedycznym i farmaceutycznym. To umożliwiłoby na przykład opracowanie metod leczenia nowotworów, chorób neurologicznych i psychicznych.
