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한글초록:환형올리고당과 그들에 결합하는 작은 유기 분자들과의 상호작용에 대한 구조와 열역학적 근간을 연구하기 위하여 컴퓨터 분자시뮬레이션을 실시하였다.알파 1-6 결합이 잔토모나스 캠패스트리스 균주가 생산하는 삼투압조절 막간 환형 글루칸의 3차원 구조에 어떠한 영향을 미치는가를 조사하기 위하여 분자 동역학 시뮬레이션을 실시하였다. 연구결과, 단 하나의 ...

한글초록:환형올리고당과 그들에 결합하는 작은 유기 분자들과의 상호작용에 대한 구조와 열역학적 근간을 연구하기 위하여 컴퓨터 분자시뮬레이션을 실시하였다.알파 1-6 결합이 잔토모나스 캠패스트리스 균주가 생산하는 삼투압조절 막간 환형 글루칸의 3차원 구조에 어떠한 영향을 미치는가를 조사하기 위하여 분자 동역학 시뮬레이션을 실시하였다. 연구결과, 단 하나의 알파 1-6 결합에 의하여 환형 글루칸의 구조적인 엔트로피가 감소하고 주변의 물분자의 엔트로피가 증가하는 현상을 밝힐 수 있었다. 베타-사이클로덱스트린에 의한 N-아세틸페닐알라닌 광학이성질체 인식 기작을 설명하기 위하여 분자동역학 시뮬레이션을 실시하였다. 분자역학/쁘아송-볼츠만 표면적 계산 기법을 이용하여 결합자유에너지와 3차원 구조의 특성을 연구하였다. 계산된 결합자유에너지 차이는 실험적으로 관측된 에너지 차이와 유사하였다. 3차원 구조 분석결과 베타-사이클로덱스트린에 결합된 각 광학이성체의 로타머 분포 차이가 광학선별성에 결정적 역할을 한다는 사실을 알 수 있었다. 광학선별성 계산을 목적으로 몬테카를로 도킹 시뮬레이션의 성능을 점검하였다. 다양한 계산조건을 이용하여 17개 광학이성질체와 베타-, 아미노베타-사이클로덱스트린과의 도킹 실험을 실시하였다. 계산결과, 광학이성체의 3차원 구조를 변화시키지 않는 형태의 강체 시뮬레이션 기법이 효과적이었으며, 100 K의 낮은 온도 조건을 사용하는 것이 예측 정확도가 높았다. 힘장의 경우는 CHARMM 프로그램의 슈거 파라미터를 사용하는 것이 권장되었으며, 최적의 조건에서 76.7 %의 예측 정확도를 보였다. 계산 결과를 종합했을 때, 사이클로덱스트린에 의한 광학선별성은 3차원 구조를 단단하게 고정시키는 조건을 사용하는 것이 유연하게 움직이도록 처리하는 것 보다 시뮬레이션의 예측 정확도가 높았다. 광학선별성의 효과적인 예측을 위하여 몬테카를로 도킹 시뮬레이션을 실시하였다. 온도조건을 달리해가면서 14 종류의 다이펩타이드와 감마-사이클로덱스트린과의 도킹을 실시하여 최적의 계산조건을 조사하였다. 50 K의 낮은 온도와 CFF91 힘장을 사용하여 예측 정확도를 85.7 %까지 끌어올릴 수 있었고, 여러 다른 온도 조건 결과를 조합하여 92 %의 예측정확도를 얻을 수 있었다. 이러한 결과 저온 도킹 시뮬레이션이 광학선별성 예측에 효과적이라는 것을 알 수 있었다. 사이클로덱스트린과 유기화합물의 포집복합체의 용해도 예측을 위하여 몬테카를로 도킹 방법을 사용하였다영문초록:Computer-aided molecular simulation studies were conducted in order to analyze the conformational and thermodynamic basis of the cyclooligo-saccharides and their interactions with small organic molecules.Molecular dynamics simulations were performed to explain conformational effect of alpha-(1→6)-glycosidic linkage upon cyclic osmoregulated periplasmic glucan (OPG) produced by Xanthomonas campestris pv. citri. We suggest that a single alpha-(1→6)-glycosidic linkage in cyclic OPG functions as a novel entropic regulator, which reduces the conformational entropy of cyclic OPG and increases the motional entropy of solvent water molecules.Molecular dynamics (MD) simulations were performed for the prediction of chiral discrimination of N-acetylphenylalanine enantiomers by beta-cyclodextrin (beta-CD). Binding free energies and various conformational properties were obtained using by the MM-PBSA (Molecular Mechanics Poisson–Boltzmann/surface area) approach. The calculated relative difference (∆∆Gbinding) of binding free energy was in fine agreement with the experimentally determined value. The difference of rotameric distributions of guest N-acetylphenylalanine enantiomers complexed with the host, beta-CD, was observed after the conformational analyses, suggesting that the conformational changes of guest captured within host cavity would be a decisive factor for enantiodifferentiation at a molecular level.An efficiency of Monte Carlo (MC) docking simulations was examined for the prediction of chiral discrimination by cyclodextrins. Docking simulations were performed with various computational parameters for the chiral discrimination of a series of 17 enantiomers by beta-cyclodextrin (beta-CD) or by 6-amino-6-deoxy-beta-cyclodextrin (am-beta-CD). A total of 30 sets of enantiomeric complexes were tested to find the optimal simulation parameters for accurate predictions. Rigid-body MC docking simulations gave more accurate predictions than flexible docking simulations. The accuracy was also affected by both the simulation temperature and the kind of force field. The prediction rate of chiral preference was improved by as much as 76.7 % when rigid-body MC docking simulations were performed at low-temperatures (100 K) with a sugar22 parameter set in the CHARMM force field. Our approach for MC docking simulations suggested that the conformational rigidity of both the host and guest molecule, due to either the low-temperature or rigid-body docking condition, contributed greatly to the prediction of chiral discrimination.A systematic methodology based on Monte Carlo (MC) docking simulations has been developed for reasonable prediction of chiral discrimination by cyclodextrins. Temperature-dependent Monte Carlo docking simulations were performed for the enantio-differentiation of a series of 14 dipeptides bearing two aromatic rings by gamma-cyclodextrin (gamma-CD). The enantiomeric complexes were tested to find the optimal simulation temperature for accurate prediction. The prediction accuracy of the most reliable chiral discrimination was as high as 85.7% when MC docking simulations were performed at low-temperature (50K) with a CFF91 force field in Insight II. The accuracy of the prediction was improved to as high as 92% chiral preference when we combined the results of each simulation temperature. We suggest that the low-temperature MC docking simulations be a very useful tool for the correct prediction of chiral discrimination by cyclodextrins.A Monte Carlo (MC) docking method was introduced for the exact prediction and description of aqueous solubility of inclusion complexes composed of small organic compounds and cyclodextrins. The slope of phase solubility curve was easily predicable by using the combination of interaction energy and nonpolar solvation free energy for the docked complexes

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