Kısa Polipeptid Zincirlerinin Konformasyonel Tercihlerinin Ve Metaloksit Yüzeylerle Olan Etkileşimlerinin Modellenmesi

Abstract

Anorganik yüzeylere spesifik bağlanan peptidler, malzemelerin sentezinde ve kendiliğinden oluşumunda gerekli bağlayıcı ajan olarak kullanılabilme potansiyelleriyle nanoteknoloji için önemli araçlardır. Kombinatoriyel biyoloji, rastgele peptid kütüphaneleri kullanılarak belli anorganik yüzeyler için özgün ve güçlü bağlanan peptidlerin belirlenmesini esas alır. Faj ve hücre yüzey gösterim teknikleriyle taranarak kütüphanedeki peptidlerin bağlanma aktiviteleri tespit edilebilir. Bu peptidlerin mühendislikte kullanılabilmesi, peptidlerin yüzey üzerindeki üç boyutlu yapısının ve peptidle yüzey arasındaki bağlanma mekanizmasının açıklanmasına bağlıdır. Doğada var olan ya da yapay olarak oluşturulmuş anorganik-peptid sistemlerindeki ilişki, deneysel veya hesapsal olarak tam anlamıyla açıklanabilmiş değildir. Bu çalışmada, faj gösterim sistemi ile seçilmiş alumina yüzeyine özgün peptidler, moleküler modelleme (moleküler mekanik) yoluyla bu yüzeylere bağlandıkları andaki üç boyutlu yapıları oluşturulmuştur. Seçilen bütün peptidler yüzeye polipod yapı denilen çok kollu yapılarla bağlandıkları gözlemlenmiştir. Peptidin yüzeye güçlü bağlanmasında polar ve yüklü aminoasitlerin önemli olabileceği düşünülmekle birlikte sadece bu grupların olmasının yeterli olmadığı görülmüştür. Bu hesapsal çalışma, polar ve yüklü aminoasitlere sahip peptidlerin her zaman güçlü bağlananlar olmayabileceğini ortaya çıkarmıştır. Yüzey ve peptid arasındaki birbirini tamamlayıcı üç boyutlu yapıyı oluşturmak için boyut ve esneklik olarak da uygun olan polar olmayan amino asitlerin de peptid yapısı içinde uygun pozisyonda bulunmaları gerektiği sonucuna ulaşılmıştır.

Inorganic surface-specific polypeptides could be an essential tool for nanobiotechnological applications as binding agents for self-assembled materials and systems. Combinatorial biology based random peptide libraries are used to identify specific sequences that strongly bind to an inorganic material. Using phage and cell surface display techniques, these randomly generated peptide libraries are screened for binding activity to inorganic surfaces. The robust technological use of these peptides depends on the understanding of recognition structure and mechanism of peptide binding to specific inorganic surface. In this study, we studied the modelling of phage display selected alumina specific peptides on crystallographic alumina surfaces. We revealed the binding structure of the alumina specific peptides as a strong or weak binder. The strong binding could depend on the presence of functional charged or polar amino acids but they are not enough for specific binding. Our molecular mechanics based computational results showed that the peptide with more polar or charged amino acid groups may always not be a strong binder. To provide structural complementarities between peptide and surface, appropriate non-polar amino acids in terms of size and flexibility must be present in the peptide structure.