Αλληλεπίδραση κυκλικών μορίων DNA (DNA minicircles) με ασθενείς πολύ-ηλεκτρολύτες (με εφαρμογές στη βιοϊατρική) : μοριακή μοντελοποίηση και προσομοίωση.
Loading...
Date
Authors
Μαυραγάνη, Αναστασία
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Abstract
Τα τελευταία χρόνια, έχει παρατηρηθεί έντονη ερευνητική δραστηριότητα σε τομείς που αφορούν στη βιοτεχνολογία και πιο συγκεκριμένα στις εφαρμογές της στη βιοϊατρική. Θεραπευτικές προσεγγίσεις μέσω γονιδιακής θεραπείας έχουν απασχολήσει σημαντικά την κοινότητα, με απώτερο στόχο τη βελτιστοποίηση της διεργασίας μεταφοράς και έκφρασης επιθυμητών γονιδίων (υπομονάδων DNA) σε οργανισμούς. Μέχρι σήμερα, για το σκοπό αυτό έχει γίνει εκτεταμένη χρήση διαφόρων ιών ως φορέων DNA, αλλά λόγω της κυτταροτοξικότητας και της χαμηλής βιοσυμβατότητας που εμφανίζουν, οι ερευνητές έχουν οδηγηθεί στην αναζήτηση νέων αποτελεσματικότερων φορέων. Το ενδιαφέρον έχει στραφεί στα κατιονικά πολυμερή, καθώς λόγω των ιδιοτήτων τους αποτελούν εξαιρετικούς υποψήφιους φορείς για την αντικατάσταση των μη προτιμώμενων ιϊκών φορέων στην γονιδιακή θεραπεία.
Στην παρούσα διπλωματική εργασία διερευνάται η αλληλεπίδραση ενός ανερχόμενου υποψήφιου πολυκατιόντος, του PDMAEMA, με 2 διαφορετικής αλληλουχίας μικρά κυκλικά μόρια DNΑ (DNA minicircles) σταθερού μοριακού μήκους (ίσου με 30 ζεύγη βάσεων) και εξετάζεται η επίδραση δυο ειδικών περιπτώσεων αλληλουχίας βάσεων στη διεργασία συμπλοκοποίησης μεταξύ DNA-πολυκατιόντος. Θεωρούμε σταθερό βαθμό πολυμερισμού ίσο με 24 για το πολυκατιόν PDMAEMA, και βαθμό ιοντισμού ίσο με 100%. Η μελέτη συνίσταται στη μοριακή μοντελοποίηση μέσω προσομοιώσεων Μοριακής Δυναμικής των δυο μορίων, και στην εξαγωγή αποτελεσμάτων που αφορούν στις τοπικές ιδιότητες διαμόρφωσης και δυναμικής για την κατανόηση του μηχανισμού συμπλοκοποίησης του DNA με το πολυκατιόν, σε ατομιστικό επίπεδο. Οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν μέσω εφαρμογής του πεδίου δυνάμεων PARMBSC1 της οικογένειας δυναμικών AMBER, ειδικά τροποποιημένο για την προσομοίωση μορίων DNA, και τα αποτελέσματα προέκυψαν από ποσοτική και ποιοτική ανάλυση των δεδομένων της τροχιάς κάθε συστήματος.
Παρατηρήθηκε ότι τα 2 μόρια έρχονται σε επαφή αρκετά γρήγορα, σε χρόνο 7ns, με κύριο μηχανισμό αλληλεπίδρασης την ισχυρή ηλεκτροστατική έλξη των θετικά φορτισμένων αμινομάδων του πολυμερούς με τις αρνητικά φορτισμένες φωσφορικές ομάδες του νουκλεϊκού οξέος. Δευτερεύοντες μηχανισμοί αλληλεπίδρασης όπως οι δεσμοί υδρογόνου που δημιουργούνται μεταξύ DNA και πολυκατιόντος συνεισφέρουν σε μικρότερο βαθμό στη συμπλοκοποίηση, ενώ παρατηρήθηκε ότι ο βαθμός ενυδάτωσης του DNA δεν μεταβλήθηκε καθ’ όλη τη διάρκεια της προσομοίωσης. Κατά τη διάρκεια της προσομοίωσης το σύμπλοκο παραμένει σταθερό, με εξαίρεση ορισμένα στιγμιαία συμβάντα αποσυμπλοκοποίησης. Δεν φαίνεται να υπάρχει κάποια αξιοσημείωτη επίδραση της αλληλουχίας βάσεων στο πλήθος των σημείων επαφής, ωστόσο φαίνεται να υπάρχει επιρροή στη διατήρηση της διαμόρφωσης τύπου-Β του DNA, λόγω αποκλίσεων που παρατηρήθηκαν εκτός των επιτρεπτών ορίων γωνιών στρέψης για το σύστημα επαναλαμβανόμενης αλληλουχίας ΑΤ. Παρ’ όλα αυτά, για την επιβεβαίωση της αξιοπιστίας των συμπερασμάτων σχετικά με το βαθμό επιρροής της αλληλουχίας των βάσεων κυκλικών μορίων DNA στη συμπλοκοποίηση με το PDMAEMA, απαιτείται η διεξαγωγή περισσότερων αλλά και μεγαλύτερης διάρκειας υπολογιστικών προσομοιώσεων.
Description
Keywords
Μοριακή προσομοίωση, Μοριακή δυναμική, Ασθενείς πολύ-ηλεκτρολύτες