Coarse-grained peptide models: conformational sampling, peptide association and dynamical properties for peptides
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In dieser Arbeit wird ein vergröbertes (engl. coarse-grained, CG) Simulationsmodell für Peptide in wässriger Lösung entwickelt. In einem CG Verfahren reduziert man die Anzahl der Freiheitsgrade des Systems, so dass man\r\ngrössere Systeme auf längeren Zeitskalen untersuchen kann. Die Wechselwirkungspotentiale des CG Modells sind so aufgebaut, dass die Peptid Konformationen eines höher aufgelösten (atomistischen) Modells reproduziert werden.\
r\nIn dieser Arbeit wird der Einfluss unterschiedlicher bindender Wechsel-\r\nwirkungspotentiale in der CG Simulation untersucht, insbesondere daraufhin,\r\nin wie weit das Konformationsgleichgewicht der atomistischen Simulation reproduziert werden kann. Im CG Verfahren verliert man per Konstruktion\r\nmikroskopische strukturelle Details des Peptids, zum Beispiel, Korrelationen zwischen Freiheitsgraden entlang der Peptidkette. In der Dissertation\r\nwird gezeigt, dass diese “verlorenen” Eigenschaften in einem Rückabbildungsverfahren wiederhergestellt werden können, in dem die atomistischen Freiheitsgrade wieder in die CG-Strukturen eingefügt werden. Dies gelingt, solange die Konformationen des CG Modells grundsätzlich gut mit der atomistischen Ebene übereinstimmen. Die erwähnten Korrelationen spielen eine\r\ngrosse Rolle bei der Bildung von Sekundärstrukturen und sind somit von\r\nentscheidender Bedeutung für ein realistisches Ensemble von Peptidkonformationen. Es wird gezeigt, dass für eine gute
Übereinstimmung zwischen CG und atomistischen Kettenkonformationen spezielle bindende Wechselwirkungen wie zum Beispiel 1-5 Bindungs- und 1,3,5-Winkelpotentiale erforderlich sind. Die intramolekularen Parameter (d.h. Bindungen, Winkel, Torsionen), die für kurze Oligopeptide parametrisiert wurden, sind übertragbar\r\nauf längere Peptidsequenzen. Allerdings können diese gebundenen Wechselwirkungen nur in Kombination mit solchen nichtbindenden Wechselwirkungspotentialen kombiniert werden, die bei der Parametrisierung verwendet werden, sind also zum Beispiel nicht ohne weiteres mit einem andere Wasser-Modell kombinierbar. Da die Energielandschaft in CG-Simulationen glatter ist als im atomistischen Modell, gibt es eine Beschleunigung in der Dynamik. Diese Beschleunigung ist unterschiedlich für verschiedene dynamische Prozesse, zum Beispiel für verschiedene Arten von Bewegungen (Rotation und Translation). Dies ist ein wichtiger Aspekt bei der Untersuchung der Kinetik von Strukturbildungsprozessen, zum Beispiel
Peptid Aggregation.\r\n