Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Kết quả về tương tác của peptide kháng khuẩn cecropin-melittin với bề mặt vàng từ các nghiên cứu động học phân tử
Tóm tắt
Việc cố định các hạt nano vàng (AuNPs) bằng các peptide kháng khuẩn (AMPs) là một phương pháp mới và đầy hứa hẹn để tăng cường cả hoạt tính và khả năng nhắm chọn của AMPs. Tuy nhiên, hiểu biết đầy đủ về quá trình hấp phụ của những vật liệu này vẫn còn thiếu. Cecropin-melittin là một peptide có hoạt tính kháng khuẩn rộng rãi trong khi thể hiện tính chất tan máu thấp, và việc kết hợp của nó với AuNPs chưa được nghiên cứu trước đây. Trong bối cảnh này, chúng tôi báo cáo cuộc điều tra về quá trình hấp phụ của peptide cecropin-melittin, với (CM-SH) và không (CM) cysteine ở đầu C của nó, lên bề mặt vàng dựa trên các mô phỏng MD toàn nguyên tử. Kết quả của chúng tôi cho thấy cách mà các peptide tiếp cận bề mặt quyết định hình dạng cuối cùng và thời gian cần thiết để đạt được điều này trong cả hai trường hợp CM-SH và CM. Điều quan trọng nhất, việc có mặt của cysteine thúc đẩy sự ổn định cấu hình nhanh hơn trong chế độ khóa của peptide CM-SH, ảnh hưởng rõ rệt đến điều này bằng cách hoạt động như một điểm neo ưa thích. Cuộc điều tra này đại diện cho một bước đầu tiên trong việc lý giải, với chi tiết nguyên tử, một số đặc điểm được quan sát thực nghiệm của hạt nano vàng cố định CM-SH và CM.
Từ khóa
#hạt nano vàng #peptide kháng khuẩn #hấp phụ #động học phân tử #cysteineTài liệu tham khảo
Conde JA, Doria G, Baptista P (2012) Noble metal nanoparticles applications in cancer. J Drug Deliv 2012:751075
Baptista P, Pereira E, Eaton P, Doria G, Miranda A, Gomes I, Quaresma P, Franco R (2008) Gold nanoparticles for the development of clinical diagnosis methods. Anal Bioanal Chem 391:943–950
Bellucci L, Brancolini G, Calzolari A, Parramon OC, Corni S, Felice RD (2012) Proteins and peptides at gold surfaces: insights from atomistic simulations. In: Proteins interfaces III state art, Chap. 10, pp 229–250
Berendsen H (1995) GROMACS: a message-passing parallel molecular dynamics implementation. Comput Phys Commun 91:43–56
Bhattacharyya S, Kudgus RA, Bhattacharya R, Mukherjee P (2011) Inorganic nanoparticles in cancer therapy. Pharm Res 28:237–259
Boman H, Wade D, Boman I, Wåhlin B, Merrifield R (1989) Antibacterial and antimalarial properties of peptides that are cecropin-melittin hybrids. FEBS Lett 259:103–106
Darden T, York D, Pedersen L (1993) Particle mesh Ewald: an N.log(N) method for Ewald sums in large systems. J Chem Phys 98(12):10089
Essmann U, Perera L, Berkowitz ML, Darden T, Lee H, Pedersen LG (1995) A smooth particle mesh Ewald method. J Chem Phys 103(19):8577
Evans DJ, Holian BL (1985) The Nose-Hoover thermostat. J Chem Phys 83(8):4069
Fjell CD, Hiss JA, Hancock REW, Schneider G (2011) Designing antimicrobial peptides: form follows function. Nat Rev Drug Discov 11:37–51
Ghosh P, Han G, De M, Kim CK, Rotello VM (2008) Gold nanoparticles in delivery applications. Adv Drug Deliv Rev 60:1307–1315
Grönbeck H, Curioni A, Andreoni W (2000) Thiols and disulfides on the Au(111) surface: the headgroup-gold interaction. J Am Chem Soc 122:3839–3842
Hall PR, Hjelle B, Brown DC, Ye C, Bondu-Hawkins V, Kilpatrick KA, Larson RS (2008) Multivalent presentation of antihantavirus peptides on nanoparticles enhances infection blockade. Antimicrob Agents Chemother 52(6):2079–2088
Hassan M, Kjos M, Nes I, Diep D, Lotfipour F (2012) Natural antimicrobial peptides from bacteria: characteristics and potential applications to fight against antibiotic resistance. J Appl Microbiol 113(4):723–736
Heinz H (2010) Computational screening of biomolecular adsorption and self-assembly on nanoscale surfaces. J Comput Chem 31:1564–1568
Heinz H, Farmer BL, Pandey RB, Slocik JM, Patnaik SS, Pachter R, Naik RR (2009) Nature of molecular interactions of peptides with gold, palladium, and Pd-Au bimetal surfaces in aqueous solution. J Am Chem Soc 131:9704–9714
Heinz H, Vaia RA, Farmer BL, Naik RR (2008) Accurate simulation of surfaces and interfaces of face-centered cubic metals using 12–6 and 9–6 Lennard-Jones potentials. J Phys Chem C 112:17281–17290
Hess B (2008) P-LINCS: a parallel linear constraint solver for molecular simulation. J Chem Theory Comput 4:116–122
Hess B, Bekker H, Berendsen HJC, Fraaije JGEM (1997) LINCS: a linear constraint solver for molecular simulations. J Comput Chem 18:1463–1472
Hess B, Kutzner C, van der Spoel D, Lindahl E (2008) GROMACS 4: algorithms for highly efficient, load-balanced, and scalable molecular simulation. J Chem Theory Comput 4:435–447
Hornak V, Abel R, Okur A, Strockbine B, Roitberg A, Simmerling C (2006) Comparison of multiple Amber force fields and development of improved protein backbone parameters. Proteins 65:712–725
Huang X, El-Sayed MA (2010) Gold nanoparticles: optical properties and implementations in cancer diagnosis and photothermal therapy. J Adv Res 1:13–28
Huang X, Jain PK, El-Sayed IH, El-Sayed MA (2007) Gold nanoparticles: interesting optical properties and recent applications in cancer diagnostics and therapy. Nanomedicine (Lond) 2:681–693
Izadpanah A, Gallo RL (2005) Antimicrobial peptides. J Am Acad Dermatol 52:381–90 (quiz 391–2)
Jenssen H, Hamill P, Hancock REW (2006) Peptide antimicrobial agents. Clin Microbiol Rev 19(3):491–511
Jorgensen WL, Chandrasekhar J, Madura JD, Impey RW, Klein ML (1983) Comparison of simple potential functions for simulating liquid water. J Chem Phys 79(2):926
Li Y, Xiang Q, Zhang Q, Huang Y, Su Z (2012) Overview on the recent study of antimicrobial peptides: origins, functions, relative mechanisms and application. Peptides 37:207–215
Lindahl E, Hess B, van der Spoel D (2001) GROMACS 3.0: a package for molecular simulation and trajectory analysis. J Mol Model 7:306–317
Liu L, Xu K, Wang H, Tan PKJ, Fan W, Venkatraman SS, Li L, Yang Y-Y (2009) Self-assembled cationic peptide nanoparticles as an efficient antimicrobial agent. Nat Nano 4:457–463
MATLAB (2015) Version 8.5.0 (R2015a). The MathWorks Inc., Natick, Massachusetts
Penna MJ, Mijajlovic M, Biggs MJ (2014) Molecular-level understanding of protein adsorption at the interface between water and a strongly interacting uncharged solid surface. J Am Chem Soc 136:5323–5331
Rai A, Pinto S, Velho TR, Ferreira AF, Moita C, Trivedi U, Evangelista M, Comune M, Rumbaugh KP, Simões PN, Moita L, Ferreira L (2016) One-step synthesis of high-density peptide-conjugated gold nanoparticles with antimicrobial efficacy in a systemic infection model. Biomaterials 85:99–110
Selvan ST, Tan TTY, Yi DK, Jana NR (2010) Functional and multifunctional nanoparticles for bioimaging and biosensing. Langmuir 26:11631–11641
Van Der Spoel D, Lindahl E, Hess B, Groenhof G, Mark AE, Berendsen HJC (2005) GROMACS: fast, flexible, and free. J Comput Chem 26:1701–1718
Wade D, Boman A, Wåhlin B, Drain CM, Andreu D, Boman HG, Merrifield RB (1990) All-D amino acid-containing channel-forming antibiotic peptides. Proc Natl Acad Sci USA 87(12):4761–4765
Walsh CT, Wencewicz TA (2014) Prospects for new antibiotics: a molecule-centered perspective. J Antibiot (Tokyo) 67:7–22
World Health Organization (WHO) (2004) Deaths by cause, sex and mortality stratum in who regions, estimates for 2002—the world health report 2004. Technical Report, WHO
Yavuz MS, Cheng Y, Chen J, Cobley CM, Zhang Q, Rycenga M, Xie J, Kim C, Song KH, Schwartz AG, Wang LV, Xia Y (2009) Gold nanocages covered by smart polymers for controlled release with near-infrared light. Nat Mater 8:935–939
Yu J, Becker ML, Carri GA (2012) The influence of amino acid sequence and functionality on the binding process of peptides onto gold surfaces. Langmuir 28:1408–1417
Yu J, Becker ML, Carri GA (2010) A molecular dynamics simulation of the stability-limited growth mechanism of peptide-mediated gold-nanoparticle synthesis. Small 6:2242–2245