مطالعات بیوانفورماتیک و فیزیکوشیمیایی پروتئین کایمر حاصل از دو آنزیم الاستاز و ترمولایزین
Abstract
متالوپروتئازها کاربردهای فراوانی در صنعت از جمله در سنتز پپتید و آسپارتام دارند. با این وجود استفاده از آن ها به دلیل محدودیت هایی از قبیل ناپایداری در نتیجه ی اتولیز، با مشکلاتی مواجه است. مطالعات کریستالوگرافی zn- متالوپروتئازهای مزوفیل الاستاز pseudomonas aeruginosa و ترموفیل ترمولیزین thermoproteolyticus bacillus نشان می دهد که این دو آنزیم به ترتیب حاوی یک و چهار یون کلسیم ساختاری هستند. در تحقیق حاضر با هدف پایدارتر کردن الاستاز، آنزیم کایمری از الاستاز طراحی شد که لوپ اتصال به کلسیم در آن با لوپ متناظر در ترمولیزین که به سه یون کلسیم اتصال دارد جایگزین شد. سپس ژن مورد نظر در e.coli ترانسفورم، بیان و تخلیص گردید. آنزیم کایمر مستعد اتصال به دو کلسیم اضافی در لوپ جایگزین شده است. آنزیم کایمر و وحشی از نظر خصوصیات پایداری با روش غیر فعال سازی برگشت ناپذیر بررسی شدند و پارامترهایی مانند t1/2 و t50، kinactivation و شاخص های ترمودینامیکی پایداری آنها مقایسه شد. مطالعات تجربی و تئوری افزایش چشمگیر پایداری آنزیم کایمر را نشان می دهد. از طرفی مطالعه شبیه سازی دینامیک ملکولی افزایش تعداد پیوند های هیدروژنی و پل های نمکی را در آنزیم کایمر نشان داد.. نتایج پیشنهاد می کند افزایش پایداری آنزیم کایمر منشاء انتالپیک دارد. به نظر می رسد تغییر در لوپ مذکور با تاثیر بر کل ساختار باعث افزایش برهم کنش های پایدار کننده در آنزیم کایمر و افزایش سد انرژی لازم جهت غیر فعال سازی آن شده است. در بخشی دیگر از این مطالعه پیوندهای دی سولفیدی موجود در ساختار الاستاز با استفاده از شبیه سازی دینامیک ملکولی بررسی شدند. طبق مطالعات گذشته بر نقش پیوند های دی سولفیدی در پایداری و عملکرد الاستاز تاکید شده است. نتایج نشان داد برداشتن پیوند های دی سولفید در حالت طبیعی باعث تغییرات چشمگیری درانعطاف پذیری زنجیره کربنی در نقاط کلیدی جهت تعیین پایداری شد.علاوه بر این پیوندها تاثیر بسزایی در حرکات زنجیره های جانبی آمینواسیدهای جایگاه فعال و تغییر همبستگی حرکات در کل ساختار می شوند. پیشنهاد می شود که این پیوندها با تاثیر بر توزیع نیرو در کل ساختار در پایداری وعملکرد الاستاز موثر می باشند.