ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ

1. «ΒΙΟΡΓΑΝΙΚΕΣ ΝΑΝΟΔΟΜΕΣ» Collagen-Related Peptides (CRP) : αυτoοργάνωση μικρών, μονόκλωνων αλυσίδων σε λειτουργικό Βιολογικό υλικό στην κλίμακα του μικρομέτρου Ξυνίδη Δήμητρα Α.Μ: 262 ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ ΤΜΗΜΑ ΕΠΙΣΤΗΜΗΣ & ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑΣ ΥΛΙΚΩΝ

2. Δημιουργία αλυσίδων οι οποίες αποτελούνται από βασικά πεπτίδια κολλαγόνου (CRP), ώστε να αυτό-οργανώνονται σε τριπλές έλικες και να συνθέτουν υπερμοριακά ινίδια κολλαγόνου ,χρησιμοποιώντας όμως μη -ομοιοπολικούς δεσμούς. Αυτό επιτυγχάνεται με την τοποθέτηση αρωματικών ομάδων στις άκρες του αντιπροσωπευτικού (CRP)

3. Το κολλαγόνο είναι μια ινώδης πρωτεΐνη που εμφανίζεται σε όλους τους πολυκύτταρους οργανισμούς. • Ιδιαιτερότητα να σχηματίζει αδιάλυτες ίνες με μεγάλη αντοχή στον εφελκυσμό • η πιο άφθονη πρωτεΐνη των θηλαστικών, αποτελεί το ¼ της συνολικής πρωτεΐνης του οργανισμού βασικό συστατικό: δέρματος Οστών τενόντων χόνδρων αγγείων δοντιών Σχήμα : Ίνες κολλαγόνου δέρματος από ηλεκτρονική μικροσκοπία ΤΙ ΕΙΝΑΙ ΤΟ ΚΟΛΛΑΓΟΝΟ ?

4. βασική δομική μονάδα αποτελείται από τρεις πολυπεπτιδικές αλυσίδες, οι οποίες διαμορφώνονται δεξιόστροφα σε τριπλή έλικα και σχηματίζουν μία άκαμπτη ράβδο. Σε κάθε περιστροφή της έλικας απαντώνται περίπου 3 αμινοξέα. • Οι αλυσίδες, ωστόσομπορεί να διαφοροποιούνται ως προς το μέγεθος και την ακριβή σύσταση ανάλογα με τον τύπο του κολλαγόνου. ΔΟΜΗ ΚΟΛΛΑΓΟΝΟΥ

5. δύο αμινοξέα την υδροξυπρολίνη(Hyp) και την υδροξυλυσίνη (Hyl) • αλληλουχία αμινοξέων σχεδόν περιοδική τυπική αλληλουχία : Gly- X – Y X= πολύ συχνά προλίνη Υ= πολύ συχνά υδροξυπρολίνη • κάθε τρίτο αμινοξύ είναι γλυκίνη που επιτρέπει στις πολυπεπτιδικές αλυσίδες να πλησιάζουν η μία την άλλη ΔΟΜΗ ΚΟΛΛΑΓΟΝΟΥ

6. Το μόριο αποτελείται και από τα τελοπεπτιδια που είναι μη ελικοειδείς περιοχές στα άκρα των αλυσίδων. Η μια περιοχή είναι καρβοξυλικη και η άλλη αμινική. Σημαντικό ρόλο για σχηματισμό ινιδίων.

7. Δημιουργία μιας αλυσίδας CRP1a(σχήμα)η οποία θα αυτό –οργανώνεται με μη ομοιοπολικές αλληλεπιδράσεις σε τριπλή έλικα συνθέτοντας ινίδια. Πειράματα 1a αλυσίδα αποτελείται από την τυπική επαναλαμβανομένη αλληλουχία του κολλαγόνου Gly-Pro-Hyp ενώ οι τελοπεπτιδικες περιοχες περιέχουν κατάλοιπα i)Phe και F5-Phe ii) Phe-Phe ii) Phe-Leu και δημιουργούν (αλληλεπιδρούν) με μη ομοιοπολικες αλληλεπιδράσεις ΣΚΟΠΟΣ: η δημιουργια μιας αλυσιδας CRP η οποια θα μπορουσε αυθόρμητα να αυτό-οργανωθει σε βιοενεργο υλικό

8. R : F5-Phe Z: F5-Phe φαινυλαλανίνη υποκατεστημένη με 5 φθόρια → πιο υδροφοβικό 1b) FGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXF Phe –Phe R: Phe Αρωματικοί δακτύλιοι εκμεταλλευόμενοι την υδροφοβικότητα τους δημιουργούν μη-ομοιοπολικούς δεσμούς 1c)FGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXL Phe -Leu R: Leu Περιέχει τρεις άνθρακες Δεσμοί Van der Waals 1α) Phe και F5-Phe ZGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXF

9. XED (extended electron distribution) Πρόκειται για μια θεωρητική μέθοδο στην οποία με βάση το πώς αλληλεπιδρούνμικρά μόρια μεταξύ τους μπορούν να προβλέψουν βασικές παραμέτρους όπως ενέργειες αλληλεπίδρασης μεταξύ μακρομορίων. ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕΘΟΔΩΝ

10. Υπολογίζονται οι ενέργειες αλληλεπίδρασης ανάμεσα σε πεπτίδια μιας έλικας με σκοπό τον προσδιορισμό τις τριτοταγούς δομής. Άρα μπορούμε να έχουμε ισχυρές αλληλεπιδράσεις μεταξύ αντιδιαμετρικων άκρων ΑΝΑΛΥΣΗ ΜΕΘΟΔΩΝ

11. αλληλεπίδραση ανάμεσα σε πεπτίδια1a: ZGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXF (Z: F5-Phe) ,3 αρωματικοί δακτύλιοι υιοθετούνftf προσανατολισμό και παρατηρειται και ένας δεσμός H στην επιφάνεια

12. 1a StartAll Phe (Edge)All Phe/F5Phe turned into reverted to F5Phe (Face) Face/Face 1a End

13. Η φασματοσκοπία CD είναι μια μέθοδος απορρόφησης η οποία χρησιμοποιείται για τον προσδιορισμό της δευτεροταγούς δομής. Διάλυμα από 1a:ZGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXF (Z: F5-Phe) χαρακτηριστική απορρόφησηκοντά στα 225 nm (λόγο πλευρικών ομάδων η οποία είναι χαρακτηριστική και για το κολλαγόνο. Cd

14. Αντίστοιχη θερμική σταθερότητα 1a) ZGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXF (Z: F5-Phe) (Tm= 570C) 2a) CH3-coo-GPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXG-OH (Tm= 700C)

15. Οπότε η τριπλή έλικα αρχίζει να σπάει και να αποδιατάσεται σε θερμοκρασίες πολύ υψηλότερες από θερμοκρασία δωματίου και άρα του ανθρώπινου οργανισμού. Η χαμηλή Tm της 1a σε σύγκριση με την 2a μπορεί να οφείλεται σε κάποιες δομικές διασπάσεις στο τέλος της τριπλής έλικας από τους αρωματικούς δακτυλίους. NMR

16. Τεχνική μέτρησης του σχήματος και του μεγέθους των σωματιδίων που περιέχονται στο διάλυμα. Φως πέφτει πάνω στο διάλυμα → ένα μέρος ακτινοβολίας σκεδάζεται → συσχετίσει των σκεδαζόμενων φωτονίων που δέχεται σε τακτά χρονικά διαστήματα → μετατροπή σε μέγεθος σωματιδίων. Οι διακυμάνσεις της έντασης είναι αποτέλεσμα της κίνησης των σωματιδίων (κίνηση Brawn) DLS

17. Όταν τοποθετήσαμε το διάλυμα 1a για ανάλυση →2 είδη μεγέθους (3nm kαι 190 nm κόκκινο) Μετά από 24 ώρες → ένα συνολικό υλικό 1000nm (πράσινο) 1a) ZGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXF Z: F5-Phe

18. Τοποθετήσαμε το διάλυμα 2a για ανάλυση →2 είδη μεγέθους (4 nm kαι 100 nm) Μετά από 24 ώρες δεν αυξήθηκε 2a)CH3-coo-GPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXG-OH Αποτελέσματα δείχνουν ότι η αυτο-οργάνωση 1a ενισχύεται από αλληλεπιδράσεις του F5-Phe

19. Αξιολόγηση της δισδιάστατης δομής και της σύστασης της 1α. Υδατικό διάλυμα από 1α τοποθετείται πάνω σε ένα πλέγμα από χαλκό για την απεικόνιση ΤΕΜ και ξεραίνεται σε θερμοκρασία 40o C Παρατηρούμε δημιουργία συνθετών ινιδίων που μοιάζουν με ινίδια κολλαγόνου. Αριστερή φωτογραφία ινίδια κολλαγόνου από αορτικό ιστό ποντικιού. ΤΕΜ

20. Έλεγχος της 1a να μιμηθεί τη βιολογική λειτουργιά κολλαγόνου Τα αιμοπεταλια είναι κύτταρα του αίματος τα οποία είναι πολύ σημαντικά για την πήξη του . Έτσι μετά από μια αγγειακή ζημιά το εκτιθέμενο κολλαγόνο στο τοίχωμα των αγγείων προκαλεί συσσώρευση αιμοπεταλίων που δεσμεύονται σε μεγάλες ποσότητες στις ίνες του κολλαγόνου για την πρόληψη της αιμορραγίας και την προώθηση της επιδιόρθωσης των ιστών Platelet Aggregation Studies.

21. 1a) ΖGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXF Z: F5-Phe 2b) PXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXGPXG τα αποτελέσματα μας δείχνουν ότι με την πάροδο του χρόνου η 1a αλυσίδα μπορεί να αυτοοργανωθει σε μεγέθη κατάλληλου μήκους και να ικανοποιήσει τις απαιτήσεις για συνάθροιση αιμοπεταλίων Platelet Aggregation Studies.

22. Δημιουργία μιας αυτοοργανωμενης αλυσίδας CRP 1a με μη ομοιοπολικές αλληλεπιδράσεις σε ινίδια κολλαγόνου με τις ιδιότητες του μιμητικού κολλαγόνου. • Συγκεκριμένα δημιουργία τριπλής έλικας στην οποία σχηματίζονται σύνθετα ινίδια . Αλληλεπιδράσεις μεταξύ αρωματικών δακτυλίων δημιουργώντας ισχυρότερους δεσμούς ώστε να ενωθεί η τριπλή έλικα για μεγαλύτερο διάστημα και σχηματίζοντας ισχυρές δομές (ίνες). • Η αλυσίδα 1a ενέργησε ως μια λειτουργική πρωτεΐνη με την ικανότητα να προκαλεί συσσώρευση αιμοπεταλίων ανάλογη με το κολλαγόνο ΑΠΟΤΕΛΕΣΜΑΤΑ ΠΕΙΡΑΜΑΤΩΝ

23. Ευχαριστω