Design and characterization of new self-assembling peptides through molecular dynamics simulations

Self-assembling peptides are a class of materials with many different biomedical applications. This work is focused on the characterization and the design of new self-assembling peptides through Molecular Dynamics simulations. A novel all-atomistic top-down approach was developed and employed in the evaluation and description of peptides self-assembled structures. The effect on the assembled architectures that singular amino acids substitution has was also evaluated. Results showed that the model was able to predict self-assembled structures and capture the differences between sequences. Furthermore, a bottom-up coarse-grained approach for the design of new self-assembling tetrapeptides was validated through the synthesis and the characterization of tetrapeptides themselves. Results showed that some model parameters have to be changed to better predict self-assembling sequences.

I peptidi auto-assemblanti sono una classe di materiai con svariate applicazioni biomedicali. Questo lavoro si basa sulla caratterizzazione e progettazione di nuovi peptidi auto-assemblanti mediante simulazioni di meccanica molecolare. Un nuovo approccio atomistico top-down è stato sviluppato e impiegato nella valutazione e descrizione delle strutture peptidiche auto-assemblate e dell'effetto che puntuali sostituzione di amino acidi hanno sulla complessiva architettura. Esso è risultato essere in grado di predire la struttura e in grado di cogliere le differenze nel processo di auto-assemblamento tra le sequenze sperimentalmente osservate. Si è inoltre validato un approccio bottom-up coarse grained per la progettazione di tetrapeptidi auto-assemblanti mediante sintesi e caratterizzazione degli stessi. I risultati hanno dimostrato la necessità di modificare alcuni parametri per meglio predire nuove sequenze auto-assemblanti.