Please use this identifier to cite or link to this item:
https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/66139
| Title: | การจำลองพลวัตเชิงโมเลกุลแบบคอร์สเกรนด์ของไลโปโปรตีนนาโนดิสก์ |
| Other Titles: | Coarse-grained molecular dynamics simulation of lipoprotein nanodiscs |
| Authors: | ภาสวัน ภริตานนท์ |
| Advisors: | พรเทพ สมพรพิสุทธิ์ |
| Other author: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย. คณะวิทยาศาสตร์ |
| Advisor's Email: | Pornthep.S@Chula.ac.th |
| Subjects: | พลศาสตร์เชิงโมเลกุล Molecular dynamics |
| Issue Date: | 2560 |
| Publisher: | จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย |
| Abstract: | เมมเบรนโปรตีนมีความยากที่จะจัดการเนื่องจากความสามารถในการละลายน้ำได้ไม่ดี มีข้อจำกัดในการศึกษามากกว่าโปรตีนที่ละลายน้ำได้ แนวทางหนึ่งในการแก้ไขปัญหานี้ คือ การห่อหุ้มเมมเบรนโปรตีนด้วยนาโนดิสก์ นาโนดิสก์ เป็นสารไลโปโปรตีนชนิดหนึ่งซึ่งประกอบด้วยฟอสโฟลิพิดไบเลย์ที่ถูกห้อมล้อมเป็นวงด้วยสายพอลิเพปไทด์จำนวน 2 สาย การใช้นาโนดิสก์เพื่อเป็นสารห่อหุ้มเมมเบรนโปรตีนเป็นที่น่าสนใจในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับสมบัติทางกายภาพในระดับโมเลกุลยังมีไม่มากนัก การศึกษานี้ใช้เทคนิคการจำลองพลวัติเชิงโมเลกุลแบบคอร์สเกรนด์เพื่อสำรวจโครงสร้าง พลวัติและสมบัติทางกายภาพของนาโนดิสก์ในสารละลาย การศึกษานี้ได้สร้างระบบแบบจำลองแบบนาโนดิสก์สองแบบที่มีฟอสฟอลิพิดสองชนิด คือ 1,2-Dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC) และ 2-Oleoyl-1-palmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC) โดยมีสายอโพไลโพโปรตีน เอ-วัน (Apolipoprotein A-I) ถูกห้อมล้อมฟอสฟอลิพิด เพื่อศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิที่มีผลต่อความเสถียรและการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างของนาโนดิสก์ การจำลองด้วยวิธี CG-MD ได้ดำเนินที่อุณหภูมิ 200 300 และ400 เคลวิน เป็นระยะเวลา 1 ไมโครวินาที ผลจากการวิเคราะห์ข้อมูลทราเจคทอรีของแต่ละระบบในแต่ละอุณหภูมิซึ่งประกอบด้วยความเบี่ยงเบนของรากที่สองของค่าเฉลี่ยของผลต่างกำลังสอง (RMSD) รัศมีไจเรชัน (Rg) และพื้นที่ผิวสัมผัสตัวทำละลาย พบว่าอุณหภูมิมีผลต่อสภาพทางโครงสร้างและพลวัติของนาโนดิสก์ทั้งสองชนิด นาโนดิสก์มีความความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มอุณหภูมิ ทั้งนี้เนื่องจากการเพิ่มอุณหภูมิไปทำให้อันตรกิริยาระหว่างโปรตีนกับฟอสฟอลิพิดในนาโนดิสก์อ่อนลง ส่งผลให้เกิดการคลายตัวของสายอโพไลโพโปรตีน เอ-วัน ทำให้การจัดเรียงโมเลกุลโปรตีนและฟอสฟอลิพิดในนาโนดิสก์จึงอยู่กันอย่างหลวมๆ และอาจทำให้ความเสถียรของโครงสร้างนาโนดิสก์ลดลง เมื่อเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์ระหว่าง DPPC-nanodisc กับ POPC-nanodisc พบว่าผลกระทบจากการเพิ่มอุณหภูมิต่อการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างของระบบ DPPC-nanodisc ไม่รุนแรงเท่ากับระบบ POPC-nanodisc โดยพบว่า DPPC-nanodisc มีการเปลี่ยนแปลงสมบัติเชิงโครงสร้างที่มีทิศทางไปในเดียวกับการเพิ่มอุณหภูมิ ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงสมบัติเชิงโครงสร้างของ POPC-nanodisc ไม่มีทิศทางที่แน่นอนเมื่อเพิ่มอุณหภูมิ และดูเหมือนว่า การตอบสนองต่อความร้อนของ POPC-nanodisc ทำให้โครงสร้างมีเสถียรภาพน้อยลงกว่า DPPC-nanodisc |
| Other Abstract: | Membrane proteins are difficult to handle because of poor water solubility. There are more limitations of the study than those of soluble proteins. One approach to solve this problem is to encapsulate the membrane protein with a nanodisc. The nanodisc is a lipoprotein, which consists of a phospholipid bilayer that is surrounded by two polypeptide chains. The use of nanodiscs to encapsulate membrane proteins are of recent interest. However, there is little understanding of the physical properties at the molecular level. This study uses coarse-grained molecular dynamics (CG-MD) simulation to investigate structure. dynamics and physical properties of nanodiscs in solution. This study has constructed two nanodisc model systems that have two different phospholipids: 1,2-Dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC) and 2-Oleoyl-1-palmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC), which are encircled by apolipoprotein A-1. To study the influence of temperature on the stability and structural changes of the nanodiscs, the CG-MD simulations were performed at temperatures of 200, 300 and 400 K for a period of 1 microsecond. The results of each trajectory at each temperature, including root-mean-square deviation (RMSD), radius of gyration (Rg) and solvent accessible surface area show that the temperature affects both the structure and dynamics of the two nanodiscs. The nanodiscs have increased flexibility when temperature increases. Due to the increase in temperature, the interactions between proteins and phospholipids in the nanodiscs are weakened. As a result, apolipoprotein A-1 has loosely bound to the phospholipid. The protein and phospholipid molecules in the nanodiscs are loosely packed. This may reduce the stability of the nanodisc structure. Comparing the results between DPPC-nanodisc and POPC-nanodisc, it was found that the effect of temperature-induced structural change for DPPC-nanodisc is not as severe as POPC-nanodisc. For DPPC-nanodis, changes in structural properties have the same direction as increases in temperature whereas changes in structural properties of POPC-nanodisc are uncertain as temperature increases. It seems that thermal response of POPC-nanodisc makes the structure to be less stable than DPPC-nanodisc |
| Description: | โครงงานเป็นส่วนหนึ่งของการศึกษาตามหลักสูตรปริญญาวิทยาศาสตรบัณฑิต ภาควิชาเคมี คณะวิทยาศาสตร์ จุฬาลงกรณ์มหาวิทยาลัย ปีการศึกษา 2560 |
| URI: | http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/66139 |
| Type: | Senior Project |
| Appears in Collections: | Sci - Senior Projects |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Pasawan Pa_SE_2560.pdf | 2.62 MB | Adobe PDF | View/Open |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.