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Autor(en) / Beteiligte

• Tusch, Markus
• Fels, Gregor

Titel

Kraftfeldbasierte Untersuchung der helikalen V-Amylosestruktur und ihrer Einschlusskomplexe mit polymeren Gastmolekülen : = Force field based investigation of the helical V-amylose structure and its inclusion complexes with polymeric guest molecules [Elektronische Ressource]

Erscheinungsjahr

2011

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• Hochschulschriften Visual Library - Scan2Web Hochschulschriften UB Paderborn (s2w-hsspadubpb)
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Beschreibungen/Notizen

• Tag der Verteidigung: 04.11.2011
• Paderborn, Univ., Diss., 2011
• Open Access
• ger: In der vorliegenden Dissertation wurden strukturelle Eigenschaften der Amylose in Lösung und energetische Aspekte der Einschlusskomplexe der Amylose mit synthetischen Polymeren mit Hilfe von Molecular-Modeling-Methoden und Molekulardynamik(MD)-Simulationen untersucht. Zum einen wurde anhand eines helikalen Modells das dynamische Verhalten der V-Amylose in Mischungen aus Wasser und DMSO simuliert. Dabei diente u.a. die Zahl intramolekularer H-Brücken als Indikator für den Helixcharakter der Struktur. Die Resultate zeigen, dass ein steigender DMSO-Anteil die Stabilität der Helix begünstigt, was u.a. auf den höheren sterischen Anspruch und die geringere H-Brücken-Kapazität der DMSO-Moleküle im Vergleich zu Wassermolekülen zurückgeführt werden kann. Nach genügend langer Simulationszeit stellt sich jedoch in beiden Lösungsmitteln eine zufällige Orientierung der Zuckerkette ein. Dabei werden OH6-OH2/OH3-H-Brücken im Vergleich zu OH2-OH3-H-Brücken bevorzugt abgebaut. Die Ergebnisse korrelieren sehr gut mit entsprechenden experimentellen Daten. Zum anderen wurden Komplexe aus V-Amylose und langkettigen Kohlenwasserstoffmolekülen mit sukzessive steigender Anzahl enthaltener Ethergruppen zur Bewertung der Stabilität von Amylose-Einschlusskomplexen modelliert. Diese wurden mithilfe von MD-Simulationen untersucht und dann anhand der Näherungsmethode der Linear Interaction Energy (LIE) hinsichtlich ihrer Gibbsschen Komplexbildungsenergie bewertet. Die Ergebnisse zeigen eine nahezu lineare Korrelation zwischen der Hydrophilie der Liganden und deren freier Enthalpie der Komplexbildung mit Amylose. Dadurch werden experimentelle Resultate von Kaneko et al. bezüglich der Polymere PTHF, PTO und PEO reproduziert. In diesem Kontext konnte der Wert des LIE-Koeffizienten näherungsweise bestimmt werden.
• eng: Structural characteristics of amylose in solution and basic energetic features of amylose inclusion complexes with synthetic polymers have been investigated by means of molecular modeling techniques and molecular dynamics (MD) simulations. Using a helical model, the dynamic behavior of V-Amylose in mixtures of water and DMSO was simulated, particularly employing the number of the glycans intramolecular hydrogen bonds as an indicator for the structures helix character. The results parallel the assumption that an increasing percentage of DMSO results in increasing helical stability, which can be attributed to the increased steric demand and the inferior H bond capabilities of DMSO molecules as compared to water molecules. However, given a long enough simulation time, the helical structure of amylose is lost in water as well as in DMSO, yielding a random orientation of the polysaccharide strand. In this process, OH6-OH2/OH3 H bonds are preferentially broken as compared to OH2-OH3 H bonds. On the basis of these results the stability of amylose inclusion complexes was investigated by modeling V-amylose complexes with long-chain hydrocarbon molecules of a varying number of included ether groups. The resulting complexes were evaluated by means of molecular dynamics simulations and were rated in terms of their Gibbs energy of complex formation by the approximation method of the linear interaction energy (LIE). The results show an almost linear correlation between the size of the ligands hydrophilic surface area and their free enthalpy of complex formation. In this way, experimental results from Kaneko et al. concerning the polymer series PTHF, PTO, PEO are reproduced demonstrating the accuracy of the employed procedure. The value of the system specific LIE coefficient could approximately be determined in this context.