Molecular Structures and Structural Dynamics of Prion Proteins and Prions: Mechanism Underlying the Resistance to Prion Diseases

این تک نگاری اولین کتاب آسان برای خواندن و درک در مورد شبیه سازی دینامیک مولکولی پروتئین های پریون (MD) و ساختارهای مدل سازی مولکولی پریون ها (MM) است. این پژوهشگران را قادر می‌سازد تا با استفاده از تکنیک‌های MD و MM ببینند چه چیزی برای تغییر ساختاری از پروتئین پریون سلولی طبیعی (PrP^C) به پریون‌های عفونی بیمار (PrP^Sc) حیاتی است. همانطور که همه ما می دانیم، بیماری های پریون که توسط پروتئین های خود بدن ایجاد می شوند، همیشه بیماری های عصبی کشنده و بسیار عفونی هستند که انسان و تقریباً همه حیوانات را به عنوان یک نگرانی عمده بهداشت عمومی تحت تأثیر قرار می دهند. پریون حاوی اسیدهای نوکلئیک نیست و یک پروتئین بد شکل یا تغییر شکل یافته است که مانند یک عامل عفونی عمل می کند. بنابراین بیماری‌های پریون، بیماری‌های ساختاری پروتئینی نامیده می‌شوند.

PrP^C در مارپیچ‌های α غالب است، اما PrP^Sc غنی از صفحات β است. به شکل فیبریل های آمیلوئید؛ بنابراین بسیار قابل مطالعه با تکنیک های MD است. از طریق MD، مطالعات بر روی ساختارهای پروتئین و تبدیل ساختاری برای فاش کردن اسرار بیماری‌های پریون و طراحی یا کشف دارو بر اساس ساختار بسیار مهم است. خرگوش ها، سگ ها، اسب ها و گاومیش ها معدود گونه های کم حساسیت به بیماری های پریون هستند. مطالعات MD این کتاب روی این گونه‌ها به وضوح برای درک مکانیسم مقاومت در برابر بیماری‌های پریون مفید است. PrP(1-120) معمولاً ساختار مولکولی واضحی ندارد. این کتاب همچنین این منطقه بدون ساختار را از طریق تکنیک‌های MD و به‌ویژه MM از نقطه نظر بهینه‌سازی جهانی مورد مطالعه قرار می‌دهد.

این کتاب برای متخصصان محاسبات بیوفیزیک، بیوشیمی، زیست‌پزشکی، بیوانفورماتیک، شیمی‌فورماتیک، علم مواد و مهندسی، ریاضیات کاربردی و فیزیک نظری، فناوری اطلاعات، تحقیق در عملیات، آمار زیستی و غیره. این کتاب به عنوان مقدمه ای در دسترس برای این رشته ها، به عنوان یک ماده آموزشی برای دانش آموزان نیز ایده آل است.

This monograph is the first easy-to-read-and-understand book on prion proteins' molecular dynamics (MD) simulations and on prions' molecular modelling (MM) constructions. It enables researchers to see what is crucial to the conformational change from normal cellular prion protein (PrP^C) to diseased infectious prions (PrP^Sc), using MD and MM techniques. As we all know, prion diseases, caused by the body's own proteins, are invariably fatal and highly infectious neurodegenerative diseases effecting humans and almost all animals for a major public health concern. Prion contains no nucleic acids and it is a misshapen or conformation-changed protein that acts like an infectious agent; thus prion diseases are called “protein structural conformational” diseases.

PrP^C is predominant in α-helices but PrP^Sc are rich in β-sheets in the form as amyloid fibrils; so very amenable to be studied by MD techniques. Through MD, studies on the protein structures and the structural conversion are very important for revealing secrets of prion diseases and for structure-based drug design or discovery. Rabbits, dogs, horses and buffaloes are reported to be the few low susceptibility species to prion diseases; this book's MD studies on these species are clearly helpful to understand the mechanism underlying the resistance to prion diseases. PrP(1-120) usually has no clear molecular structures; this book also studies this unstructured region through MD and especially MM techniques from the global optimization point of view.

This book is ideal for practitioners in computing of biophysics, biochemistry, biomedicine, bioinformatics, cheminformatics, materials science and engineering, applied mathematics and theoretical physics, information technology, operations research, biostatistics, etc. As an accessible introduction to these fields, this book is also ideal as a teaching material for students.