Aggregation Studies of Protoporphyrin IX, Mesoporphyrin IX and Their Peptide Conjugates by Molecular Dynamics and UV/Vis Spectroscopy

Abstract

Porfirini, klasa makrocikličkih spojeva, ključni su u biološkim procesima i primjenjuju se u katalizi i fotodinamičkoj terapiji (PDT) zbog svoje sposobnosti da proizvode reaktivne kisikove vrste (ROS), što je učinkovito u liječenju nekih tipova raka. S obzirom na rastući problem multirezistentnih mikroba i izbijanja virusnih infekcija, antimikrobna svojstva porfirina ponovno privlače pažnju. Međutim, njihov terapijski potencijal suočava se s problemom agregacije. Ovaj rad ima za cilj istražiti agregaciju antimikrobnih porfirina, konkretno protoporfirina IX (PPIX) i mesoporfirina IX (MPIX), te njihovih konjugata s peptidom AGILKRW (PepH3). Korištene su metode „all-atom“ simulacije molekularne dinamike i UV-Vis spektroskopije kako bi se razjasnili mehanizmi agregacije i učinci konjugacije s peptidom. Ciljevi UV-Vis spektroskopije uključuju određivanje spektralnih promjena kao indikacije agregacije. Peptid AGILKRW-Am sintetiziran je koristeći se metodom sinteze peptida na nosaču (eng. SPPS) i konjugacija sa PPIX je urađena dok je peptid još na nosaču. Uspješno sintetizirani konjugat PPIX-PepH3 potvrđen je MALDI-TOF-MS i LC- MS analizama. Spektroskopske analize PPIX-a u dimetil sulfoksidu, pokazale su prisutnost Soretov-og pojasa na 408 nm, koji se razdvaja i širi s povećanjem sadržaja vode, što ukazuje na agregaciju. Konjugacija peptida smanjila je ove spektralne promjene na blagi pomak k nižim valnim duljinama, što sugerira da konjugacija peptida može ublažiti agregaciju. Simulacije su otkrile da porfirini primarno agregiraju kroz π-π interakcije, formirajući dimere i veće agregate. Prisustvo peptida promijenilo je ovo ponašanje, dovodeći do formiranja globularnih struktura stabiliziranih dodatnim elektrostatskim i vodikovim vezama