양성자화된 폴리에틸렌이미드에 대한 CHARMM 힘장과 분자역학 시뮬레이션

유전자 전달 벡터로서, 폴리에틸렌이미드(PEI)는 가장 높은 형질감염 효율 중 하나를 보여주며, DNA를 효소 분해로부터 효과적으로 보호합니다. 양성자화된 PEI의 독특한 전하 분포는 DNA가 PEI/DNA 폴리플렉스로 응집되는 것(세포 내로 내포소포 작용을 통해 들어갈 수 있음), 양성자 스폰지 효과(내포체에서 폴리플렉스의 방출을 유도함), 그리고 폴리플렉스에서 DNA의 방출(핵 내에서 추가 가공될 수 있도록)과 같은 기초 과정에 책임이 있는 것으로 널리 생각됩니다. 우리의 연구는 PEI용 현실적인 분자역학 힘장(FF)에 대한 중요한 필요에 의해 크게 동기부여 되었으며, 따라서 두 가지 주요 문제에 집중합니다: (1) 고품질의 기초 계산을 기반으로 모델 폴리머에서 엄격하게 파생된 서로 다른 양성자화 상태에 대한 새로운 원자적 (CHARMM) FF의 개발, (2) 용매화된 PEI에 대한 분자역학 연구를 통해 크기와 양성자화 상태에 따른 동적 구조의 자세한 그림을 제공합니다. 모델링된 PEI 사슬은 본질적으로 회전 반지름, 끝-끝 거리, 지속 길이, 방사 분포 함수, 조정 번호 및 확산 계수 측면에서 설명됩니다. 이들은 다른 계산 연구보다 더 강직하며, 우리는 실험 데이터와 상당히 일치하는 확산 계수를 발견합니다. 개발된 원자적 FF는 개별 사슬로서 또는 폴리플렉스를 구성하여 선형 PEI의 크기와 양성자화 거동의 현실적 모델링에 적합함을 입증합니다. © 2017 Wiley Periodicals, Inc.