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1	The Effects of Conformation and Aggregation on the Pharmaceutical Chemistry Properties of Lipopeptide (Daptomycin) Qiu, Jiang 01 July 2013 (has links) The objectives of this research were to identify the individual ionization constants (pKa values) of lipopeptide (daptomycin), evaluate the factors of pH, concentration, temperature, and calcium ions on daptomycin aggregation in aqueous solutions, and elucidate the effects of conformation and aggregation on ionization and the interaction mechanism between polyamidoamine (PAMAM) dendrimers and daptomycin. Daptomycin is a cyclic anionic lipopeptide antibiotic. It is composed of 13 amino acids with six ionizable groups, four side-chain carboxylic acids and two side-chain amine residues. The pKa values for individual daptomycin residues have not been elucidated. The sequence-specific pKa values for the four acidic residues and one aromatic amine (Kyn-13) in daptomycin were determined in the monomeric state by TOCSY 2D 1H NMR. From the NMR pH titration, the estimated pKa values for Asp-3, Asp-9, and mGlu-12 were determined to be 4.15, 3.85, and 4.55 in the absence of salt, and 4.07, 3.83, and 4.39 in the presence of 150 mM NaCl, respectively. The pKa value for Asp-7 is estimated to be ~1.01 in the absence of salt and 1.31 in the presence of salt. The estimated Hill coefficients for Asp-7 were 0.72 and 1.31 in the absence and presence of salt, respectively. The increase in Hill coefficients from 0.72 to 1.31 with increasing salt concentration is consistent with the estimated lower pKa in the absence of salt and suggests that a salt bridge is formed in solution possibly between Asp-7 acidic group and the neighboring Orn-6 basic group. The pKa value of the aromatic amine (Kyn-13) was confirmed using UV and fluorescence spectroscopic titrations. Aggregation behavior and critical aggregation concentration (CAC) values of daptomycin were evaluated in the different pH aqueous solutions by using the complementary analytical techniques, fluorescence, dynamic and static light scattering, and NMR spectroscopy. Based on fluorescence resonance energy transfer (FRET) from donor Trp-1 to acceptor Kyn-13, the CAC values were determined by an upward inflection of the intrinsic fluorescence emission from Kyn-13 at 460 nm as a function of increasing daptomycin concentration. The pH-dependent CAC values were determined to be 0.14 mM at pH 3.0, 0.12 mM 4.0, and 0.20 mM at pH 2.5 and 5.0. The CAC values obtained by fluorescence spectroscopy were confirmed by dynamic light scattering and NMR spectroscopy. The effects of temperature and calcium ion on daptomycin aggregation were also discussed. The interaction mechanism between daptomycin and PAMAM dendrimers generation 5 and 6 was studied using fluorescence spectroscopy. The shapes of binding isotherms daptomycin were quantitatively described by one- and two-site binding models to estimate binding capacity and dissociation constants. Both solvent pH values and PAMAM generation size were shown to affect the binding model and parameters. The interaction between daptomycin and PAMAM dendrimer was proposed wherein the ionized Asp-3 and Asp-9 residues of daptomycin interact with PAMAM cationic surface amine. Daptomycin Dendrimers Fluorescence spectroscopy NMR Peptide aggregation Pharmacy and Pharmaceutical Sciences
2	Spontaneous aggregation of fibril-forming peptides studied by Molecular Dynamics simulations / Spontane Aggregtion von Fibrillen-bildende Peptide untersucht mit Molekulardynamik Simulationen Matthes, Dirk 08 December 2011 (has links) No description available. 530 Physik WCC 000 Chemistry Peptidaggregation Amyloid Molekulardynamik Simulation Kollektive Koordianten Kraftfeld peptide aggregation amyloid molecular dynamics simulation collective coordinates force field 42.12
3	Beiträge zum molekularen Verständnis der Aggregation und der Komplexierung von GnRH-Antagonisten und GHRH-Analoga Beil, Stephan 13 December 2018 (has links) Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der molekularen Struktur der amyloiden Aggregate von Antagonisten des Gonadotropin-Releasing Hormones (GnRH) und Analoga des Growth Hormone-Releasing Hormones (GHRH) sowie deren schrittweiser Bildung und der Inhibierung dieses Prozesses durch verschiedene Polyphenole. Die dabei erhaltenen Erkenntnisse werden genutzt, um pharmazeutisch relevante Depotformulierungen der genannten Peptide zu generieren und deren Freisetzungsverhalten zu untersuchen. Die 3D Strukturen der Peptidmonomere werden basierend auf zweidimensionalen NMR-Experimenten aufgeklärt. Zur Untersuchung der einzelnen Teilschritte der Aggregation dienen zahlreiche strukturanalytische Methoden, u.a. zeitaufgelöste Fluoreszenzspektroskopie (TCSPC), Untersuchungen mit strukturselektiven Sonden sowie TEM-Messungen. Ein Schwerpunkt liegt auf der Sekundärstrukturanalyse durch Bandenformanalyse von ATR-FTIR-Banden, um die Ausbildung der amyloid-typischen β Faltblattstrukturen detailliert zu beschreiben. Aus den Ergebnissen wird für GnRH-Antagonisten ein fibrilläres Aggregatmodell mit paralleler β Faltblattstruktur abgeleitet, dass zwei voneinander unterscheidbare β Faltblattbereiche enthält. Mithilfe einer eigens entwickelten Kongorot-Titrationsmethode wird der amyloid-aggregierte Anteil der Peptide in Gegenwart verschiedener Partnermoleküle untersucht. Dabei zeigt sich u.a., dass Poly-L-Glutamat nur eine der beiden β Faltblattstrukturen schwächen kann, wohingegen eine Gallotanninmischung aus Rhus chinensis die Amyloidbildung vollständig unterdrückt. Durch umfangreiche Arbeiten zur Trennung und Charakterisierung der polyphenolischen Komponenten der Gallotanninmischung werden Untersuchungen zu Struktur-Eigenschaftsbeziehungen ermöglicht. Unter Nutzung dieser Erkenntnisse werden pharmazeutisch relevante Formulierungen aus den Peptiden und Partnermolekülen hergestellt und mit einer speziell entwickelten Dialyse-Liberationsmethode auf ihr Freisetzungsverhalten untersucht. Da der aggregationsinhibierende Effekte der Polyphenole diffusionsbedingt schnell verloren geht, wird schließlich die Synthese von mit Polyphenolen modifizierten Chitosanen und deren erfolgreicher Einsatz zur Komplexierung der Peptide beschrieben, wodurch erstmals eine Formulierung zur Verfügung steht, welche die Aggregation des Peptidwirkstoffes verhindert und gleichsam eine kontrolliert verzögerte Freisetzung ermöglicht. / The present study addresses the molecular structure of the amyloid type aggregates of GnRH antagonists and GHRH analogs, their stepwise formation and the inhibition of this process by various polyphenols. The findings thus obtained are used to prepare pharmaceutically relevant drug delivery systems of the peptides and to study the corresponding release behavior. The 3D structure of the peptide monomers are elucidated by two-dimensional nmr experiments. Numerous structure analytical approaches are applied to obtain further insight into the partial steps of the aggregation process, e.g. TCSPC, experiments with structure selective probes and TEM. Emphasis is placed on the investigation of the secondary structure by band shape analysis of amide bands obtained by ATR-FTIR spectroscopy in order to analyze the formation of amyloid type β sheet structures. Based on the analytical results, a fibrilar aggregate model is described, which contains two distinguishable β sheet structures. Using a newly developed congored titration method, the amyloid content of the peptides is examined in the presence of various additives. Whereas poly-L-glutamate is only capable of weakening one of the two β sheet structures, a crude tannic acid mixture from Rhus chinensis may suppress the aggregate formation completely. Extensive efforts are made to enable experiments targeting the structure-activity relationships of the polyphenolic components of the tannic acid mixture. With this in mind, pharmaceutically relevant formulations of the peptides and several additives are prepared and their release properties investigated using a newly developed dialysis liberation device. Since the aggregation inhibiting effect is lost quite fast due to the diffusive loss of the polyphenolic compounds, furthermore the synthesis of chitosan, which is covalently modified with the polyphenlic components, and its successful application for the generation of drug delivery systems of the peptides is described. info:eu-repo/classification/ddc/570 ddc:570
4	Modellierung und Visualisierung von Systemen zur Beschreibung der intra- und intermolekularen Wechselwirkungen in hydrophoben Peptiden Schneider, Alexander 11 November 2014 (has links) (PDF) Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung und Beschreibung der Eigenschaften der synthetischen Dekapeptide Cetrorelix und Ozarelix durch analytische Methoden und computergestützte Modellierung. Diese Moleküle sind hydrophobe, aggregierende Antagonisten des Gonadotropin-Releasing-Hormons (GnRH). Zusätzlich wurden amyloidbildende Peptidstrukturen als Modelle für die Assoziationsprozesse in hydrophoben Peptiden untersucht und visualisiert. Die intrinsische Fluoreszenz der GnRH-Antagonisten und zusätzlich der Peptide Teverelix und D-Phe6-GnRH sowie von verkürzten Fragmenten des Cetrorelix wurde untersucht. Ein Strukturmodell für die Beschreibung der Aggregation der Dekapeptide wurde erarbeitet. Der Aufbau eines Rechenclusters durch das Einbinden der Computer am Lehrstuhl in ein Linux-System zur Verteilung von Rechenprozessen über das Netzwerk ermöglichte die Bereitstellung der notwendigen Leistung zur Realisierung der Berechnungen. Es wurden Werkzeuge zur Modellierung der solvatisierten Aggregate von Peptiden ohne eindeutige Vorzugsstruktur programmiert und in ein Docking-System für beliebige Moleküle eingebunden. Verwendet wurde das Kraftfeld MMFF94 mit einer Erweiterung durch ein Verfahren zur dynamischen Berechnung von Partialladungen in Molekülstrukturen. Solvatisierte Aggregate der Dekapeptide und von bekannten amyloidbildenden Strukturen wurden modelliert (Docking). Berechnet wurden als aggregierend beschriebene Sequenzen und entsprechende Vergleichsstrukturen des Calcitonins, des Insel-Amyloid-Polypeptides, des beta2-Mikroglobulins, des Amyloid-beta-Proteins, des Lactoferrins und weitere Modellpeptide. Die wesentlichen Wechselwirkungen während der Aggregation konnten schließlich anhand von Dynamik-Simulationen der faltblattartigen Dimere des Cetrorelix und Ozarelix beschrieben werden. So wurden die Prozesse der hydrophoben Assoziation und Stabilisierung durch Wasserstoffbrücken von Peptiden veranschaulicht und auf molekularer Ebene erfolgreich analysiert. Die Visualisierung der erhaltenen Modellierungsergebnisse erfolgt durch die Darstellung der Strukturen und Dynamik-Simulationen als interaktive 3D-Modelle in einem für diese Arbeit aufgebauten Internetauftritt. / This work discusses the analysis of the aggregation properties of the gonadotropin releasing hormone antagonists Cetrorelix, Teverelix, Ozarelix and of small amyloid forming model peptides by analytical fluorescence spectroscopy and molecular modelling. A high performance linux compute cluster was developed for calculation of molecular structures. Solvated aggregate clusters of peptides without defined secondary structure were modelled by molecular mechanics methods (forcefield mmff94) in combination with an advanced charge equilibration and docking technique. Molecular dynamics of solvated peptide dimers were implemented and the role of hydrophic association and hydrogen bond formation in hydrophobic peptide aggregates was explained. Finally, an aggregation model for the directed association of hydrophobic peptides is presented. The modelling results, 3d structures and dynamic simulations are visualized in an interactive web material. Aggregation GnRH-Antagonist Peptidaggregation Gonadotropin-Releasinghormon-Analoga Cetrorelix Ozarelix Teverelix Fluoreszenzspektroskopie LINUX-Rechencluster Molekulardynamik Molekülmechanik Docking Solvatation Kraftfeldberechnung MMFF94 Naphthylalanin Tyrosin Tyrosinat Hydropathie Wasserstoffbrücken aggregation peptide aggregation peptide docking fluorescence spectroscopy amyloid molecular modelling molecular dynamics force field hydrogen bonds hydropathy hydrophobicity hydrophobic effect secondary structure beta sheet compute cluster ddc:540 rvk:WD 5250 Aggregation Aggregat <Chemie> Assoziation <Chemie> Gonadotropin-Releasinghormon-Analoga Cetrorelix Fluoreszenzspektroskopie Amyloid Gel Aminosäuren Nichtproteinogene Aminosäuren Peptide Strukturanalyse Faltblatt Sekundärstruktur Wasserstoffbrückenbindung Hydrophobe Wechselwirkung Hydrophobie Van-der-Waals-Kraft Aromaten LINUX Cluster <Rechnernetz> Hochleistungsrechnen Kraftfeld Kraftfeld-Rechnung Modellierung Molekulardesign Molekulardynamik Docking <Chemie> Solvatation Tyrosin Calcitonin Amylin Mikroglobulin <beta-2-> Amyloid <beta-> Amyloid-Peptid <beta-> Lactoferrin Visualisierung VRML Virtualisierung Visuelle Wahrnehmung
5	Modellierung und Visualisierung von Systemen zur Beschreibung der intra- und intermolekularen Wechselwirkungen in hydrophoben Peptiden Schneider, Alexander 08 October 2014 (has links) Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Untersuchung und Beschreibung der Eigenschaften der synthetischen Dekapeptide Cetrorelix und Ozarelix durch analytische Methoden und computergestützte Modellierung. Diese Moleküle sind hydrophobe, aggregierende Antagonisten des Gonadotropin-Releasing-Hormons (GnRH). Zusätzlich wurden amyloidbildende Peptidstrukturen als Modelle für die Assoziationsprozesse in hydrophoben Peptiden untersucht und visualisiert. Die intrinsische Fluoreszenz der GnRH-Antagonisten und zusätzlich der Peptide Teverelix und D-Phe6-GnRH sowie von verkürzten Fragmenten des Cetrorelix wurde untersucht. Ein Strukturmodell für die Beschreibung der Aggregation der Dekapeptide wurde erarbeitet. Der Aufbau eines Rechenclusters durch das Einbinden der Computer am Lehrstuhl in ein Linux-System zur Verteilung von Rechenprozessen über das Netzwerk ermöglichte die Bereitstellung der notwendigen Leistung zur Realisierung der Berechnungen. Es wurden Werkzeuge zur Modellierung der solvatisierten Aggregate von Peptiden ohne eindeutige Vorzugsstruktur programmiert und in ein Docking-System für beliebige Moleküle eingebunden. Verwendet wurde das Kraftfeld MMFF94 mit einer Erweiterung durch ein Verfahren zur dynamischen Berechnung von Partialladungen in Molekülstrukturen. Solvatisierte Aggregate der Dekapeptide und von bekannten amyloidbildenden Strukturen wurden modelliert (Docking). Berechnet wurden als aggregierend beschriebene Sequenzen und entsprechende Vergleichsstrukturen des Calcitonins, des Insel-Amyloid-Polypeptides, des beta2-Mikroglobulins, des Amyloid-beta-Proteins, des Lactoferrins und weitere Modellpeptide. Die wesentlichen Wechselwirkungen während der Aggregation konnten schließlich anhand von Dynamik-Simulationen der faltblattartigen Dimere des Cetrorelix und Ozarelix beschrieben werden. So wurden die Prozesse der hydrophoben Assoziation und Stabilisierung durch Wasserstoffbrücken von Peptiden veranschaulicht und auf molekularer Ebene erfolgreich analysiert. Die Visualisierung der erhaltenen Modellierungsergebnisse erfolgt durch die Darstellung der Strukturen und Dynamik-Simulationen als interaktive 3D-Modelle in einem für diese Arbeit aufgebauten Internetauftritt. / This work discusses the analysis of the aggregation properties of the gonadotropin releasing hormone antagonists Cetrorelix, Teverelix, Ozarelix and of small amyloid forming model peptides by analytical fluorescence spectroscopy and molecular modelling. A high performance linux compute cluster was developed for calculation of molecular structures. Solvated aggregate clusters of peptides without defined secondary structure were modelled by molecular mechanics methods (forcefield mmff94) in combination with an advanced charge equilibration and docking technique. Molecular dynamics of solvated peptide dimers were implemented and the role of hydrophic association and hydrogen bond formation in hydrophobic peptide aggregates was explained. Finally, an aggregation model for the directed association of hydrophobic peptides is presented. The modelling results, 3d structures and dynamic simulations are visualized in an interactive web material. info:eu-repo/classification/ddc/540 ddc:540

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