VÄITÖSTILAISUUS OULUN YLIOPISTOSSA

Väittelijä 
Filosofian maisteri Marja Hyvönen

Nykyinen työpaikka
Wihurin tutkimuslaitos, Helsinki
puh. (09) 681 4132

Tiedekunta ja laitos
Luonnontieteellinen tiedekunta, fysikaalisten tieteiden  laitos,
puh. (08) 553 1280

Aika ja paikka
20.4.2001 klo 12
Linnanmaa, luentosali GO101

Aihe
Molecular dynamics simulations on phospholipid membranes

Fosfolipidikalvojen molekyylidynamiikkasimulaatioita

Vastaväittäjä
Dosentti Pentti Somerharju, Helsingin yliopisto

Kustos
Professori Jukka Jokisaari

Fosfolipidit ovat rasva-ainemolekyylejä ja mm. elimistön solukalvojen, lipoproteiinien ja muiden kalvorakenteiden päärakennuspalikoita. Näiden kalvojen rakenteen merkitys biologisten prosessien säätelyssä on keskeinen. Kalvojen rakenteen ja toiminnan välisten yksityiskohtien ymmärtäminen molekyylitasolla on kuitenkin usein erittäin hankalaa, jopa mahdotonta kokeellisten menetelmien tuottaman informaation perusteella. Kaivattua tietoa voidaan nykyisin tuottaa molekyylidynamiikan tietokonesimuloinneilla. Väitöstutkimuksessa on ensimmäistä kertaa Suomessa sovellettu molekyylidynamiikan simulointeja biologisten rasva-ainekalvojen tutkimukseen. Tämäntyyppiset runsaasti tietokoneresursseja vaativat tutkimukset ovat mahdollisia maassamme CSC Tieteellinen laskenta Oy:n supertietokoneilla.

On huomattava kaikkien elimistön kalvorakenteiden sisältävän monityydyttymättömiä rasva-aineita. Niiden määrää ja sijaintia säädellään elimistössä tarkoin. Koska monityydyttymättömiä lipidejä ei aikaisemmin ollut otettu huomioon simulaatiotutkimuksissa, työn ensimmäinen simulaatio tehtiin pientä solukalvon osasta mallintavalle, monityydyttymättömistä fosfolipideistä koostuvalle kaksoiskalvolle. Tämä tarjosi mahdollisuuden tarkastella monityydyttymättömien rasvahappojen vaikutuksia kalvon fysikaalisiin ominaisuuksiin. Simulaatioita sovellettiin edelleen useampaan kalvomalliin, joilla tutkittiin fosfolipidejä pilkkovan entsyymin aiheuttamia rakenteellisia muutoksia kalvossa.

Lipidikalvon simulaatio tuottaa miljoonia kolmiulotteisia rakenteita yksittäisille lipidimolekyyleille. Tehokkaita menetelmiä rakenteiden analysointiin ei ole ollut. Työssä sovellettiin itseorganisoituvia neuroverkkoja kolmiulotteisten rakenteiden käsittelyyn visuaalisesti helposti tarkasteltavaan muotoon. Tämä menetelmä tarjoaa mahdollisuuden kolmiulotteisten rakenteiden nopeaan tarkasteluun mistä tahansa simuloidusta molekyylisysteemistä.