Zlepšení dodávání léků do mitochondrií
| Název práce v češtině: | Zlepšení dodávání léků do mitochondrií |
|---|---|
| Název v anglickém jazyce: | Improving Drug-delivery to Mitochondria |
| Klíčová slova: | molekulární dynamika|dodávka léků|statistická fyzika |
| Klíčová slova anglicky: | molecular dynamics|drug delivery|statistical physics |
| Akademický rok vypsání: | 2024/2025 |
| Typ práce: | bakalářská práce |
| Jazyk práce: | |
| Ústav: | Matematický ústav UK (32-MUUK) |
| Vedoucí / školitel: | Christoph Allolio, Ph.D. |
| Řešitel: |
| Zásady pro vypracování |
| The thesis consists of performing molecular dynamics simulations of model inner mitochondrial membranes together with various
drug delivery systems derived from TPP. In addition mechanical properties of the model mitochondrial membranes are to be performed. Free energy profiles via Umbrella Sampling are to be calculated from the simulation data. Contact with the Trnka group to communicate results and coordinate new ideas is very desirable. It is also possible to work with our continuum simulation code to examine morphological differences. |
| Seznam odborné literatury |
| [1] Trnka J, Elkalaf M, Anděl M (2015) Lipophilic Triphenylphosphonium Cations Inhibit Mitochondrial Electron Transport Chain and Induce Mitochondrial Proton Leak. PLOS ONE 10(4): e0121837. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0121837
[2] Konar S, Arif H, Allolio C. Mitochondrial membrane model: Lipids, elastic properties, and the changing curvature of cardiolipin. Biophys J. 2023;122(21):4274-4287. doi:10.1016/j.bpj.2023.10.002 [3] Triphenylphosphonium (TPP)-Based Antioxidants: A New Perspective on Antioxidant Design J. Y. Wang, J. Q. Li, Y. M. Xiao, B. Fu, Z. H. Qin, ChemMedChem 2020, 15, 404. [4] Allolio C, Baxova K, Vazdar M, Jungwirth P. Guanidinium Pairing Facilitates Membrane Translocation. J Phys Chem B. 2016;120(1):143-153. doi:10.1021/acs.jpcb.5b10404 |
| Předběžná náplň práce |
| Trifenylfosfoniové ionty (TPP) jsou schopny dodávat léky dovnitř
mitochondriální matrix. Vnitřek mitochondrií je slibným cílem pro boj s mitochondriálními chorobami a také pro snížení oxidačního poškození. Oxidační stres zvyšuje riziko např. rozvinu Parkinsonovy choroby. Náš spolupracovník Jan Trnka na lékařské fakultě zjistil, že deriváty TPP mohou zastavit produkci ATP. Existují však úpravy, které tento účinek zřejmě nemají. Vytvořili jsme atomistický model vnitřní mitochondriální membrány a také různé deriváty TPP. Cílem této práce je spočítat volnou energii a napětí mitochondriální membrány pro různé varianty TPP, které pomohou vysvětlit, proč jsou některé sloučeniny toxické a jiné ne. Za tímto účelem jsme provedli určité množství přípravných prací. Hlavním nástrojem tohoto projektu je simulace molekulární dynamiky. |
| Předběžná náplň práce v anglickém jazyce |
|
Triphenylphosphonium ions (TPP) are able to deliver drugs to the inside of the mitochondrial matrix. The interior of mitochondria is a promising target for combating mitochondrial diseases, as well as for reducing oxidative damage. Oxidative stress increases the risk to e.g. develop Parkinson's disease. Our collaborator, Jan Trnka, at the medical faculty has discovered that TPP derivatives can halt the production of ATP. However, there are modifications which do not seem to have this effect. We have built an atomistic model of the inner mitochondrial membrane as well as various TPP derivatives. The goal of this thesis is to compute free energy and stress profiles of the mitochondrial membrane for different TPP variants to help explain why some compounds are toxic and other are not. We have performed a certain amount of preliminary work to this effect. The main tool for this project are molecular dynamics simulations. |