شبیه سازی نانو مقیاس رفتار مکانیکی پروتئین شبه-ایمونوگلوبولین تیتین (i27) با استفاده از روش دینامیک مولکولی

شبیه سازی نانو مقیاس رفتار مکانیکی یک مولکول تکی ایمونوگلوبولین تیتین (i27) بر اساس تعریف تنش ویریال و با استفاده از روش دینامیک مولکولی انجام شده است. جهت در نظر گرفتن درستی بحث های جنجال برانگیز در مورد تعریف تنش ویریال، هر دو ترم جنبشی و پتانسیل در محاسبات وارد شده است. نتایج نشان می دهد که، به حساب آوردن ترم جنبشی در محاسبات تنش ویریال به نوع مسأله بستگی دارد. در مورد خواص مکانیکی به خصوص مدول الاستیسیته، می توان از جمله جنبشی صرفنظر نمود و ترم پتانسیل تنش ویریال را هم ارز تنش کوشی در مقیاس ماکرو دانست. در منحنی تنش - کرنش به دست آمده طبق انتظار الگوی دندانه اره ای مشاهده شد. مدول یانگ برابر با 0/7±0/1 gpa به دست آمد، این مقدار با نتایج گزارش شده در مورد مدول یانگ پروتئین های کروی هم خوانی دارد. علاوه بر این، اثر دما، نرخ کرنش، اندازه بزرگی نیروی خارجی و نهایتاً تاثیر وجود آب بر روی خواص مکانیکی پروتئین i27 نظیر مدول الاستیسیته و تنش تسلیم مطالعه شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، با افزایش دما بین محدوده 53 تا 523 کلوین تنش تسلیم به طور غیر خطی و مدول یانگ به صورت تقریباً خطی کاهش پیدا می کند. در مورد تاثیر نرخ کرنش مشاهده گردید که مدول یانگ، تنش تسلیم و کرنش تسلیم وابسته به نرخ کرنش بوده و تمام آن ها با افزایش نرخ کرنش با شدت های متفاوتی کاهش پیدا می کنند. نتایج نشان می دهند که خواص مکانیکی پروتئین به مقادیر کوچک سختی فنر نیروی خارجی حساس نیستند در صورتی که در پاسخ به افزایش مقادیر سختی فنر خواص مکانیکی نیز افزایش پیدا می کنند. با شبیه سازی تست کشش در دو حالت پروتئین قرار گرفته در آب و خلاء نشان داده شد که جهت به دست آوردن رفتار و خواص پایدار، وجود آب پیرامون پروتئین ضروری است. دورنمای این مطالعه استفاده از پروتئین مکانیکی ایمونوگلوبولین در بیو- نانوربات ها به عنوان یک محرک یا المان ساختاری و همچنین استفاده در نانو- کامپوزیت ها در راستای تقویت خواص مکانیکی می باشد.