Advanced

Structure and Phase Behavior of Protein Solutions

Persson, Björn LU (2011)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Även om vi inte ser molekyler dagligdags har vi sedan länge vant oss vid att sakerna kring oss innehåller något. När vi satt ett glas över ett brinnande ljus och det slocknat så är det något som tagit slut. Kemi rör beskrivningen av dessa sällan direkt synliga förlopp där molekyler omlagras och ger upphov till de strukturer vi finner världen uppbyggd av: gaser, vätskor och solida material. Dessa processer kan försiggå inne på laboratorier, men även i vår närhet finns gott om tillsynes enkla skeenden, till exempel en sockerbits upplösning på botten av en kaf- fekopp, som innehåller en fantastisk massa kemi. Då kemi är ett brett ämne kan det vara värt att nämna att denna avhandling speglar... (More)
Popular Abstract in Swedish

Även om vi inte ser molekyler dagligdags har vi sedan länge vant oss vid att sakerna kring oss innehåller något. När vi satt ett glas över ett brinnande ljus och det slocknat så är det något som tagit slut. Kemi rör beskrivningen av dessa sällan direkt synliga förlopp där molekyler omlagras och ger upphov till de strukturer vi finner världen uppbyggd av: gaser, vätskor och solida material. Dessa processer kan försiggå inne på laboratorier, men även i vår närhet finns gott om tillsynes enkla skeenden, till exempel en sockerbits upplösning på botten av en kaf- fekopp, som innehåller en fantastisk massa kemi. Då kemi är ett brett ämne kan det vara värt att nämna att denna avhandling speglar proteinlösningars egenskaper betraktat genom den fysikaliska kemins ögon. Fokus ligger därför främst på struk- turen i proteinlösningar: hur fördelar proteiner sig i lösningen, bildar proteinerna aggregat och under vilka betingelser fasseparerar lösningarna? För att kunna beskriva dessa system måste vi konstruera modeller av proteinerna och det övriga innehållet i lösningarna. Sedan utnyttjar vi oss av statistisk mekanik, en teori som möjliggör beräkningar av jämviktsegenskaper och därmed kan utvärdera modellbeskrivningar. Beräkningar görs med Metropolis Monte Carlo-metod, en simuleringsteknik som är anpassad till den statistisk mekaniska problemställningen. Huvuddelen av denna avhandling handlar om växelverkan mellan proteiner. Arbetet undersöker modeller av proteinlösningar för att studera hur proteiners oregelbundna strukturer påverkar deras beteende i vattenlösning. Proteinerna som ingår i studierna är sådana som vi bland annat finner i mjölk och ägg. Avhandlingen visar att det kan finnas en kraftig förstärkning av växelverkan mellan proteiner. Det framgår att de så kallade elektro- statiska och van der Waals bidragen kan ge upphov till en ömsesidigt ökad attraktion. I avhandlingen påvisas det även att laddningsfördelningen på proteiner kan spela en avgörande roll för proteinlösningarnas fasbeteende. Resultaten pekar på att det samspel som noteras mellan distributionen av laddningar över proteiner och proteiners form har ett stort inflytande på såväl huruvida proteiner bildar aggregat som aggre- gatens egenskaper. (Less)
Abstract
The complexity of proteins is reflected in the structure of their fluids. This is seen from strongly inhomogeneous distributions about the single protein. Using molecular simulations of protein models, based on experimental structures, the present work probes the directional forces between proteins. Emphasis is made on the mutual orientation of proteins and the interplay of electrostatic and short ranged van der Waals forces. We show that this may lead to non intuitive mutual amplification of the interactions - resulting in the formation of stereospecific aggregates - as well as having importance for the phase behavior of oppositely charged proteins.
Please use this url to cite or link to this publication:
author
supervisor
opponent
  • Dijkstra, Marjolein, Utrecht University, The Netherlands
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
Statistical Mechanics, Simulations, Protein Interactions, Phase Separation, Aggregation, Mutual Amplification
pages
130 pages
publisher
Department of Chemistry, Lund University
defense location
Sal B, Kemicentrum
defense date
2011-11-11 10:30
ISBN
978-91-7422-282-1
language
English
LU publication?
yes
id
5f462622-cd39-4051-893a-9c487fde1782 (old id 2174510)
date added to LUP
2011-10-18 10:51:01
date last changed
2016-09-19 08:45:06
@phdthesis{5f462622-cd39-4051-893a-9c487fde1782,
  abstract     = {The complexity of proteins is reflected in the structure of their fluids. This is seen from strongly inhomogeneous distributions about the single protein. Using molecular simulations of protein models, based on experimental structures, the present work probes the directional forces between proteins. Emphasis is made on the mutual orientation of proteins and the interplay of electrostatic and short ranged van der Waals forces. We show that this may lead to non intuitive mutual amplification of the interactions - resulting in the formation of stereospecific aggregates - as well as having importance for the phase behavior of oppositely charged proteins.},
  author       = {Persson, Björn},
  isbn         = {978-91-7422-282-1},
  keyword      = {Statistical Mechanics,Simulations,Protein Interactions,Phase Separation,Aggregation,Mutual Amplification},
  language     = {eng},
  pages        = {130},
  publisher    = {Department of Chemistry, Lund University},
  school       = {Lund University},
  title        = {Structure and Phase Behavior of Protein Solutions},
  year         = {2011},
}