Aleksej Aksimentiev, en professor i fysik vid University of Illinois i Urbana-Champaign, leder utvecklingen av mjukvarulösningarna för datormodellering inom bioteknik. Kredit:L. Brian Stauffer, University of Illinois i Urbana-Champaign.
Forskare vid University of Illinois i Urbana-Champaign har använt simuleringar av molekylär dynamik för att förstå hur natriumdodecylsulfat orsakar proteinutveckling. SDS används ofta i laboratorier för att separera proteiner och bestämma deras molekylvikter. Dock, det är fortfarande oklart hur SDS påverkar proteinstrukturen.
Uppsatsen "Protein unfolding by SDS:the microscopic mechanisms and the properties of the SDS protein assembly" publicerades i Nanoskala .
"Vår studie avslöjade de mikroskopiska detaljerna om hur dessa interaktioner sker på flera miljondelar av en sekund, sa David Winogradoff, en postdoktoral forskarassistent i Aksimentiev-gruppen. "Vi representerade fysiskt varje enskild atom som fanns i systemet, och vi gjorde det vid höga temperaturer för att påskynda processen för SDS-bindning till proteinet såväl som utvecklingen."
Forskarna använde flera superdatorer för att skapa simuleringar av SDS-proteininteraktionerna. "Med dessa olika superdatorer kunde vi slutföra våra studier under en vecka istället för ett år, sa Aleksei Aksimentiev, en professor i biologisk fysik och en fakultetsmedlem vid Beckman Institute for Advanced Science and Technology.
Simuleringarna hjälpte dem att förstå hur SDS orsakar proteinutveckling och i vilken utsträckning proteinerna utvecklas. "Våra studier visar att det finns områden med proteiner som är exponerade och områden som är lindade runt SDS, som pärlor på ett snöre, " sa Aksimentiev.
Även om simuleringarna ger detaljerade insikter om interaktionerna, de var för korta för att undersöka balansen mellan SDS bundet till de oveckade proteinerna och SDS löst i den omgivande lösningen. "Den molekylära dynamikmetoden tillåter oss att tillhandahålla fina molekylära detaljer som är otillgängliga för andra tekniker, " sa Winogradoff.
"SDS har använts under lång tid. Vår studie möjliggör nya tillämpningar av SDS som ett utveckningsmedel för att underlätta proteinsekvensering, " Sa Aksimentiev. "Vi vill veta hur SDS-molekylerna är ordnade på proteinerna så att vi kan driva dessa kedjor genom en nanopor och läsa sekvensen."
