Probling the Principles of Amyloid Formation
探究淀粉样蛋白形成的原理
基本信息
- 批准号:6540415
- 负责人:
- 金额:$ 28.04万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2001
- 资助国家:美国
- 起止时间:2001-04-01 至 2005-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
DESCRIPTION (provided by applicant): The association of proteins of known
sequence is believed to be the principal cause of Alzheimer's and other
neurodegenerative diseases. Upon aggregation, certain proteins form fibrillar
structures that have been implicated as necessary pathogenic factors. The
mechanisms of aggregation of polypeptide chains that lead to the formation of
fibrillar structures is largely unknown. To date, experiments have provided
only low resolution structures of the aggregated states of certain plaque
forming peptides. In addition, the nature of conformational fluctuations
leading to aggregation of polypeptide chains has not been fully elucidated. The
long-term goal of this research is the elucidation of the fundamental
principles responsible for polypeptide association and fibrillar formation.
To achieve this goal, the PI's propose a multifaceted approach that includes
the development and use of novel computational methods. They will employ all
atom molecular dynamics simulations to probe the aggregation mechanism in
Abeta-peptide (structured as monomeric peptide in water) and human amylin
(structureless in the monomeric state). This will enable them to monitor in
detail the nature of initiating (nucleating) structures responsible for fibril
formation. The complete characterization of the peptide association pathways
will be achieved through the direct simulation of protein-protein association,
in conjunction with the application of reaction pathway algorithms to explore
protein dimerization and fibril elongation. To discover the general principles
governing amyloid formation, Dr. Straub will supplement the detailed molecular
dynamics simulations with studies involving coarse grained models of
polypeptides. This is necessary due to the prohibitively long times required
for all atom simulations to examine a large number of peptide sequences. Using
off-lattice and lattice models (with side chains), Dr. Straub proposes to
examine the phase behavior, energetics and kinetics of peptide association. A
further objective is to probe the role of folding intermediates in facilitating
aggregation. Simplified models will be used to examine how the details of
peptide sequence and initial conditions influence fibril formation. Preliminary
results suggest that both atomistic and coarse-grained models can be effective
tools for exploring the details of protein dynamics and equilibriums that arise
in the aggregation process. The proposed combination of computational
approaches will lead to a conceptual understanding of aggregation, at the
molecular level, in polypeptide chains that is central to the understanding of
amyloid diseases.
描述(由申请人提供):已知蛋白质的关联
序列被认为是阿尔茨海默氏症和其他的主要原因
神经退行性疾病。聚集后,某些蛋白质形成纤维
被暗示为必要的致病因素的结构。这
多肽链聚集的机制,导致形成
纤维结构在很大程度上未知。迄今为止,已经提供了实验
只有某些斑块的汇总状态的低分辨率结构
形成肽。另外,构象波动的性质
导致多肽链的聚集尚未完全阐明。这
这项研究的长期目标是阐明基本
负责多肽关联和原纤维形成的原理。
为了实现这一目标,PI提出了一种多方面的方法,其中包括
新型计算方法的开发和使用。他们将雇用所有
原子分子动力学模拟以探测聚集机制
ABETA肽(在水中以单体肽结构)和人淀粉蛋白
(在单体状态下无结构)。这将使他们能够监视
详细说明负责原纤维的启动(成核)结构的性质
形成。肽关联途径的完整表征
将通过直接模拟蛋白质 - 蛋白质关联来实现,
结合反应途径算法探索的应用
蛋白质二聚化和原纤维伸长。发现一般原则
理事淀粉样蛋白形成,Straub博士将补充详细的分子
动力学模拟与涉及粗粒模型的研究
多肽。由于需要长时间的时间,这是必要的
对于所有原子模拟,可以检查大量肽序列。使用
Straub博士提议,武装模型(带有侧链)(带有侧链)(带有侧链)
检查肽关联的相行为,能量和动力学。一个
进一步的目标是探测折叠中间体在促进中的作用
聚合。简化模型将用于检查如何细节
肽序列和初始条件会影响原纤维形成。初步的
结果表明,原子和粗粒模型都可以有效
探索蛋白质动力学和平衡细节的工具
在聚合过程中。提出的计算组合
方法将导致对聚集的概念理解,
分子水平,在多肽链中,这是对理解的核心
淀粉样蛋白疾病。
项目成果
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