Článek Jana Heydy a jeho kolegů v PNAS

V prestižním časopise PNAS vyšla v polovině října práce s názvem "Asociace argininových peptidů a důsledky pro průchod membránou", na níž se podíleli i pražští vědci. Jeden z autorů, Jan Heyda z Ústavu fyzikální chemie VŠCHT Praha, nám o své práci prozradil detaily.

"Peptidy s dlouhými úseky kladně nabitých aminokyselin argininu dokáží přímo procházet těžko prostupnými buněčnými membránami a mají tak potenciál při tranportu léčiv. Detailní mechanismus není znám, ale pravděpodobnost průchodu membránou roste s lokální koncentrací peptidu.

V této práci jsme kombinací spektroskopických metod (NMR, SAXS) a výpočetně náročných počítačových simulací prokázali, že mezi stejně nabitými argininovými segmenty vzniká poměrně silná přitažlivá interakce [1]. To je značně neintuitivní, neboť z hodin fyziky víme, že stejně nabité náboje se elektrostaticky odpuzují. Překvapivě existuje malá skupina kationtů, např. guanidný kation, které se ve vodném prostředí slabě přitahují [2]. Tato vlastnost se přenáší na aminokyselinu arginin, který má tento kation na bočním řetězci [3].

Velmi důležité je, že tato interakce, která je elektrostatické povahy (silně závisí na iontové síle), je unikátní pro argininové segmenty, mizí pří nahrazení argininu lysinem (viz levá a pravá strana obrázku). O její biorelevanci svědčí, že predikované struktury byly následně potvrzeny i statistickou analýzou krytalových struktur v proteinové databázi [3]." 

Práce vznikla ve skupině prof. Lunda a jeho spolupracovníků na univerzitě v Lundu a v Grenoblu, ve spolupráci s Dr. Vazdarem (Ruđer Bošković Institute), skupinou prof. Jungwirtha (ÚOCHB AVČR) a Dr. Janem Heydou ze skupiny počítačového modelování komplexních systémů ÚFCH na VŠCHT.

Prof. Mikael Lund bude mít v pátek 13.10. v 15.00 přednášku na ÚOCHB v rámci semináře teoretické chemie.

[1] Giulio Tesei, Mario Vazdar, Malene Ringkjøbing Jensen, Carolina Cragnell, Phil E. Mason, Jan Heyda, Marie Skepö, Pavel Jungwirth, and Mikael Lund. Self-association of a highly charged arginine-rich cell-penetrating peptide. PNAS 2017 114: 11428-11433. link

[2] Vazdar, M.; Vymetal, J.; Heyda, J.; Vondrasek, J.; Jungwirth, P. Like-Charge Guanidinium Pairing from Molecular Dynamics and Ab Initio Calculations. Journal of Physical Chemistry A 2011, 115 (41), 11193-11201. link 

[3] Vondrasek, J.; Mason, P. E.; Heyda, J.; Collins, K. D.; Jungwirth, P. The Molecular Origin of Like-Charge Arginine-Arginine Pairing in Water. Journal of Physical Chemistry B 2009, 113 (27), 9041-9045. link