Small and Large, Charged Molecules in Solution and at Interfaces

Växelverkningar mellan små och stora molekyler har konsekvenser för reaktioner som kemister utför i sina provrör, lika mycket som för de livsnödvändiga reaktionerna som sker i vår kropp och våra celler. Förståelsen av dessa växelverkningar är nyckeln till att kunna utnyttja dem till vår fördel, till exempel i industriella processer eller i utveckling av mediciner. För att uppnå detta kan man utföra experiment med avancerade verktyg, till exempel när man försöker undersöka molekylära växelverkningar med röntgenstrålning. Tyvärr är dessa kraftfulla tekniker dyra och i allmänhet oförmögna att observera enskilda molekyler. I den här avhandlingen konstruerade vi nya datorbaserade modeller för att förutse och visa i detalj på hur vissa av dessa växelverkningar påverkar våra system, samtidigt som vi analyserar den information som kan erhållas från experiment. Specifikt undersökte vi de växelverkningar som sker vid gränsen mellan vatten—runt celler eller i ett provrör—och luft eller en mikroskopisk yta—såsom ett protein eller ett cellmembran.
I ett av dessa system, beskriver vi beteendet hos små molekyler som kallas tiocyanatjoner. Detta då de är viktiga inom såväl industri som biokemiska laboratorier. Den utvecklade datormodellen kan exakt förutse beteendet hos tiocyanatjoner vid olika gränsskikt.
Vi tittar också på märkliga biologiska processer som växelverkningen mellan en cells yttre membran och amyloidfibriller. Amyloidfibriller är stavformade klumpar av proteinliknande molekyler och är vanligtvis kopplade till flera sjukdomar såsom Alzheimers sjukdom. Vi har utvecklat datormodeller för att undersöka fibril-membran interaktionen, eftersom denna anses vara en viktig del mot att förstå fibrillernas giftiga verkan. Denna förvärvade kunskap kan få betydelse för att förklara de molekylära mekanismerna bakom sjukdomar och att utforma läkemedel mot dem.
Slutligen har vi utvecklat modeller och utfört experiment samt datorberäkningar i syfte att förstå hur och varför vissa molekyler som kallas cellpenetrerande peptider enkelt kan ta sig in i celler. Resultaten kan bidra till att designa nya cellpenetrerande peptider som kan styra läkemedel in i celler.