Tradicionalno razlagamo interakcijo med dvema privlačnima hidrofobnima delcema na osnovi sproščanja entropijsko frustriranih molekul vode, ki se nahajajo v njuni hidratacijski lupini. Vendar pa ta slika ne zajema kinetike procesa približevanja delcev, zato je ni mogoče uporabiti za celovit mikroskopski opis hidrofobne interakcije (HI). V tem delu na podlagi Monte Carlo simulacij para nepolarnih topljencev z velikostjo manjših molekul pokažemo odločilno vlogo kolektivnih fluktuacij v mreži vodikovih vezi za ustrezno mikroskopsko sliko HI. Glavni prispevek k HI je sprostitev translacijskih korelacij med topljencem in vodo. Obstoj maksimuma toplotne kapacitete ob desolvatacijski barieri je povezan z mehčanjem fluktuacij ne-vodikovo-vezanih vod in relaksacijo večdelčnih korelacij v mreži labilnih vodikovih vezi. Pokaže se, da je odločilni mikroskopski dogodek, ki je odgovoren za kinetiko hidrofobne asociacije, pojav kritične kolektivne fluktuacije hidratacijske vode, ki izpodrine znaten delež vodikovo vezanih skupkov iz notranje v zunanje območje prve hidratacijske lupine.
COBISS.SI-ID: 36953605
Polipeptid poli-L-lizin (PLL) je idealen model za študij proteinske fibrilacije. V raziskavah smo se osredotočili na določevanje porazdelitve konformacij PLL v odvisnosti od okolja z uporabo infrardeče spektroskopije. Pokazali smo, da pri nizkih pH vrednostih PLL zaseda PII in β konformaciji. Z višanjem pH vrednosti se začenjajo pojavljati zametki α vijačnic. Višanje temperature zopet privilegira tvorbo β struktur. Prevladujoča konformacija PLL v TFE pripada α vijačnici, medtem ko v DMSO prevladuje PII konformacija. Presenetljivo podobno visoko vrednost PII konformacije smo določili v etilen glikolu (88%). Tako smo pokazali, da PII konformacija ni omejena le na vodne medije in nabite stranske verige.
COBISS.SI-ID: 5211930
Z uporabo DFT računov smo raziskovali naravo vezave med fiziološko obliko glutationa (GSH) in kadmijevega dikationa (Cd2+) v vodni raztopini (2). Glutation je zelo pogost tripeptid, ki opravlja številne pomembne fiziološke naloge pri celičnem metabolizmu. Rezultati računov so razkrili, da se s kompleksacijo deprotonira cisteinska SH skupina s prenosom protona na sosednjo karboksilno skupino glicina. Tako se tvori energijsko zelo ugodna Cd2+… S koordinacija, ki zniža pKa (SH) cisteina za ≈13 pKa enot. Prenos protona nevtralizira karboksilni ion glicina, hkrati pa se tvori OH…S vodikova vez, kar zmanjša verjetnost za koordinacijo med karboksilno skupino glicina in Cd2+ ionov. Teoretični rezultati se zelo dobro ujemajo z interpretacijo vibracijskih in NMR eksperimentov.
COBISS.SI-ID: 5157914
Preiskovali smo ključen gen v sintezi holesterola, citokrom P450 CYP51A1, ki kodira lanosterol 14α-demetilazo in ki do sedaj ni bil povezan z boleznimi pri človeku. Z neposrednim sekvenciranjem CYP51A1 188 mater, ki so prezgodaj rodile in 188 sorodstveno nepovezanih prezgodaj rojenih otrok (nosečnostna starost ( 37 tednov), smo identificirali 22 različic gena, od tega 10 novih in redkih. Pri otrocih je PolyPhen2 in SIFT analiza napovedala škodljive učinke dveh novih različic gena CYP51A1, p.Tyr145Asp, ki se nahaja v regiji za prepoznavanje substrata in p.Asn193Asp. To smo potrdili z molekulskim modeliranjem in pokazali, da zamenjava Tyr145Asp vodi do spremenjenega elektrostatskega potenciala na površini proteina CYP51 in podaljšane razdalje do hema, kar prepreči nastanek vodikove vezi. Mutacija Tyr145Asp v CYP51 je redka in zato zelo zanimiva za nadaljnje študije povezave med strukturo in funkcijo. Od 12 identificiranih znanih različic smo zaradi pogostosti pojavljanja izbrali rs6465348 za asociacijske študije na družinah. Ta pogosta različica CYP51A1 je, zanimivo, povezana s premajhno težo glede na nosečniško starost pri novorojenčkih (p = 0.028) in z nižjimi koncentracijami celokupnega in LDL holesterola v drugem trimesečju nosečnosti pri materah (p = 0.042 in p = 0.046). Naši rezultati nakazujejo na novo povezavo med genom CYP51A1 iz sinteze holesterola in patologijami v nosečnosti.
COBISS.SI-ID: 31046873
Razvoj trdne oralne formulacije sirolimusa (BCS razreda II učinkovina), ki vsebuje inhibitor obarjanja, je bil glavni cilj študije. Nova formulacija naj bi povečala abrobcijo sirolimusa pri ljudeh v primerjavi s formulacijo, ki vsebuje nanodelce s sirolimusom brez inhibitorja obarjanja (Rapamune). Izbiro inhibitorja obarjanja smo izvedli z obsežnim rešetanjem, s katerim smo dosegli dva zadetka: HPMC 603 (Pharmacoat 603) in Poloxamer 407. S potrditveno študijo v medijih, ki simulirajo biološko okolje (Fa/FeSSIF) , smo ugotovili, da HPMC 603 močneje inhibira obarjanje sirolimusa kot Poloxamer 407. S PAMPA študijo smo pokazali, da HPMC 603, in ne Poloxamer 407; močneje poveča pretok sirolimusa preko lipidne membrane. DSC in IR spektroskopske meritve so nakazale, da interakcije med sirolimusom in HPMC 603 prispevajo k inhibiciji obarjanja. Na osnovi vseh izvedenih študij smo pripravili dve formulaciji sirolimusa oblečenega s HPMC 603 ovojnico: A (d (0.5) = 0.21 μm) in B (d (0.5) = 1.7 μm). Farmakokinetska študija na ljudeh je pokazala znatno višja parametra AUC in Cmax za obe formulaciji v primerjavi s Rapamunom. Ta rezultat pripisujemo inhibiciji obarjanja s HPMC 603, ki omogoča večjo absorbcijo sirolimusa iz prebavnega trakta pri ljudeh.
COBISS.SI-ID: 1533276