Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Structural effects of Cu(II)-coordination in the octapeptide region of the human prion protein
KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE), Kemi, Oorganisk kemi.
Physical Chemistry Department, University of Seville.
KTH, Skolan för kemivetenskap (CHE), Kemi, Oorganisk kemi.
2008 (Engelska)Ingår i: Physical Chemistry, Chemical Physics - PCCP, ISSN 1463-9076, E-ISSN 1463-9084, Vol. 10, nr 18, s. 2488-2495Artikel i tidskrift (Refereegranskat) Published
Abstract [en]

The copper-binding ability of the prion protein is thought to be central to its function. The structural effects of copper coordination in the octapeptide region of the human prion protein have been investigated by molecular dynamics simulations. Simulations were performed with the apo state, in order to investigate the behavior of the region without copper ions, as well as with the octapeptide region in the presence of copper ions. While the structure of the apo state is greatly influenced by the interaction between the rings in the histidine, tryptophan and proline residues, the region shows evidence of highly ordered coordination sites in the presence of copper ions. The position of the tryptophan indole ring is stabilized by cation-pi interactions. Two stable orientations of the indole ring with respect to the equatorial coordination plane of copper were observed, which showed that the indole ring can reside on both sides of the coordination plane. The interaction with the indole ring was found to occur without a mediating axial water molecule.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
2008. Vol. 10, nr 18, s. 2488-2495
Nyckelord [en]
copper; oligopeptide; tryptophan; article; chemical structure; chemistry; drug effect; human; prion; protein binding; rotation; thermodynamics; Copper; Humans; Models, Molecular; Oligopeptides; Prions; Protein Binding; Rotation; Thermodynamics; Tryptophan
Nationell ämneskategori
Oorganisk kemi
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-17491DOI: 10.1039/b717988jISI: 000255449200006Scopus ID: 2-s2.0-43049145009OAI: oai:DiVA.org:kth-17491DiVA, id: diva2:335535
Anmärkning
QC 20100816Tillgänglig från: 2010-08-05 Skapad: 2010-08-05 Senast uppdaterad: 2017-12-12Bibliografiskt granskad
Ingår i avhandling
1. A Theoretical Investigation of the Octapeptide Region in the Human Prion Protein
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>A Theoretical Investigation of the Octapeptide Region in the Human Prion Protein
2007 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [sv]

Den kopparbindande egenskapen hos prionproteiner är sannolikt kopplad till proteinets funtion. Det mänskliga prionproteinet innehåller ett kopparbindande oktapeptidområde, där PHGGGWGQ-sekvensen upprepas fyra gånger i följd. Syftet med detta arbete är att undersöka strukturen och dynamiken i oktapeptidområdet genom att använda teoretiska metoder. Med kvantkemisk strukturoptimering genomfördes en detaljerad jämförelse av växelverkan mellan flera katjoner och det kopparbindande området. Enligt dessa beräkningar är rodium(III) en möjlig ersättare för koppar(II) i NMR-specktroskopiska koordinationsstudier. Alternativa solvatiseringsmodeller i molekyldynamiksimuleringar har också jämförts. Periodiska randvillkor är mest lämpade för användning i de system som undersöks i detta arbete. Molekyldynamiksimuleringar användes för att jämföra oktapeptidområdets struktur och dynamik med och utan kopparjoner. Växelverkan mellan aminosyrornas ringar påverkar starkt strukturen i detta område i frånvaro av kopparjoner. Fyra olika icke-bindande och bindande modeller har studerats, vilka skiljer i sin beskrivning av växelverkan mellan koppar och proteinet. Teoretiska EXAFS spektra beräknades från dem simulerade strukturerna. Spektra som genererats för den bindande modellen är nästan identiska med experimentiella resultat, vilket stöder användandet av den bindande modellen. Detta arbete visar att kopparjoner interagerar med histidin imidazolringens Nδ, deprotonerade amidkväven hos de därpå följande glycinerna samt karbonylsyret hos den andra glycinen. Simuleringarna kunde visa att kopparjonen inte stabilt binder några axiella vattenmolekyler i lösning, till skillnad från en kristallstruktur av koordinationsstrukturen. Indolringen hos tryptofan interagerar direkt med kopparjonen genom stabiliserande katjon-π växelverkan utan direkt medverkan av någon vattenmolekyl. Växelverkan mellan indolringen och kopparjonen var väldefinierad och observerades kunna ske på båda sidor av koordinationsplanet. Molekyldynamiksimuleringarna med kopparjoner och oktapeptidområdet visade hur närvaron av kopparjoner ledde till ett mer strukturerat oktapeptidområde.

Abstract [en]

The copper-binding ability of the prion protein is thought to be closely related to its function. The human prion protein contains a copper-binding octapeptide region, where the octapeptide PHGGGWGQ is repeated four times consecutively. This work focuses on investigation of the structure and the dynamics of the octapeptide region by means of theoretical methods. Quantum chemical structural optimization allowed a detailed comparison of the interaction of several cations at the copper coordination site. These calculations identified rhodium(III) as a potent substitute for copper(II) that could be used to study the coordination site with NMR-spectroscopic methods. Solvation models that could be used in molecular dynamics simulations as an alternative to periodic boundary conditions were evaluated. Periodic boundary conditions are the best method for modeling the aqueous bulk in the kind of systems that are studied in this work. Molecular dynamics simulations were used to compare the behavior of the octapeptide region in the absence and presence of copper ions. Interaction between nonpolar rings strongly influences the structure of the region in the absence of copper ions. Four different non-bonded and bonded models for describing the interaction between copper and the protein were evaluated. Theoretical EXAFS spectra were calculated from the simulated structures. The results obtained for the bonded model are nearly identical with experimental data, which validates the use of the bonded model. This work thus shows strong evidence for copper(II) ions interacting with the octapeptide region through the histidine imidazole Nδ, the deprotonated nitrogen atoms of the following two glycine residues and the carbonyl oxygen atom of the second glycine residue. Notably, the simulations show that the axial sites of the copper ion do not stably coordinate water molecules in solution, as opposed to the crystal structure reported for the coordination site. Instead, the tryptophan indole ring interacted directly with the copper ion through stabilizing cation-π interaction without water mediation. The interaction of the indole ring with the copper ion was well-defined and was observed to occur on both sides of the coordination plane. The investigations of the interaction between copper ions and the octapeptide region with molecular dynamics simulations show how the presence of copper ions results in a more structured octapeptide region.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Stockholm: KTH, 2007. s. x, 73
Serie
TRITA-CHE-Report, ISSN 1654-1081 ; 2007:40
Nyckelord
prion protein; copper; octapeptide; structure; force field parameters; coordination; non-periodic boundary conditions
Nationell ämneskategori
Oorganisk kemi
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-4423 (URN)978-91-7178-719-4 (ISBN)
Disputation
2007-06-15, Sydvästra galleriet, KTHB, Osquars backe 31, Stockholm, 10:00
Opponent
Handledare
Anmärkning

QC 20100816

Tillgänglig från: 2007-06-04 Skapad: 2007-06-04 Senast uppdaterad: 2020-01-02Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

Fulltext saknas i DiVA

Övriga länkar

Förlagets fulltextScopus

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Riihimäki, Eva-StinaKloo, Lars A.
Av organisationen
Oorganisk kemi
I samma tidskrift
Physical Chemistry, Chemical Physics - PCCP
Oorganisk kemi

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar

doi
urn-nbn

Altmetricpoäng

doi
urn-nbn
Totalt: 49 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf