زیست فناوری

چکیده نمیوپسین 2  فتوپروتئینی تنظیم شونده با کلسیم دارای 207 باقی مانده آمینواسیدی و وزن مولکولی 24722 دالتون می­باشد. در ساختار این فتوپروتئین موتیف­های EF-hand I-III-IV عملکرد خود در اتصال به کلسیم را حفظ کرده اما EF-hand II در طی تکامل فعالیت خود را از دست داده است. هر EF-hand دارای ساختار مارپیچ لوپ مارپیچ (HLH) می­باشد. لوپ­ها با طول  12 آمینواسید مسئول اتصال به کلسیم هستند. در این پژوهش جهت بازیابی ساختاری و عملکردی لوپ EF-hand II با استفاده از جهش­زایی مبتنی بر تکامل و منطق مولکولی، فتوپروتئینPhotoprotein Mnemiopsin Chimer (PMC)  دارای هفت جهش طراحی شد. ساختارهای جهش یافته توسط  نرم­افزارModeller v.10.4  مدل­سازی شدند. سپس بهترین مدل با استفاده از نرم­افزار Chimera x.1.8 و سرور های ModEval، SAVES جهت ارزیابی فراسنجه های RMSD، RRDistance، Z-Dope، Errat و Verify 3D  ارزیابی شدند. همچنین ساختار دوم، انرژی آزاد و سطوح در دسترس مدل­ها توسط سرورVADAR بررسی شد. فراسنجه آبگریزی و ناپایداری توسط سرورهای Protscale و  ProtParam  ارزیابی شدند. نتایج Prosite بیانگر ایجاد لوپ EF-hand II در PMC می­باشد. شایان ذکر است تغییرات آبگریزی سطحی موتیف EF-hand II بازیابی شده ممکن است برتعامل باکلسیم تاثیر بگذارد. در واقع به دلیل افزایش جایگاه­های اتصال به کلسیم پیش­بینی می­شود، حساسیت به کلسیم و فعالیت PMC­ دچار تغییر شوند.
 

چکیده در این پژوهش، میانکنش الکترواستاتیک بین سومین و چهارمین مارپیچ‌های موازیِ ناهمسو در نمیوپسین 2 مورد مطالعه قرار گرفت. بر حسب شیوه توزیع آمینواسیدهای باردار مثبت و منفی در انهای آمینی و کربوکسیلی مارپیچ‌ها، آن‌ها را به عنوان دو نانوسیم با ماهیت دوقطبی الکتریکی فرض کردیم. از طریق جهش دادن فنیل‌آلانین به آرژنین در موقعیت 87 از مارپیچ چهارم، هدف ما تقویت دوقطبی الکتریکی این مارپیچ بوده است. برای ایجاد مدل از ساختار سه‌بُعدی از فتوپروتئین‌های وحشی و جهش‌یافته از برنامه MODELLER استفاده شد و از تکنیک جهش‌زایی هدفمند برای تهیه سیستم بیان استفاده شد. بر اساس نتایج اندازه‌گیری فعالیت، در حالی‌که فتوپروتئین وحشی در شروع واکنش سرعت عمل بیشتر داشته و ثابت سرعت بالاتری دارد، فتوپروتئین جهش‌یافته به طور معناداری بازدهی بالاتری به اندازه تقریبا دو برابر در فوتون‌های نشری نشان داد. اندازه‌گیری فلوئورسانس ذاتی نشان داد که محیط اطراف کروموفورها در فتوپروتئین جهش‌یافته دچار تغییراتی شده و منجر به فاصله گرفتن عوامل فرونشان از آن‌ها شده است. با این‌حال، بر اساس طیف‌های فلوئورسانس مبتنی بر ANS، ساختار کلی پروتئین جهش‌یافته از فشردگی بیشتری برخوردار است. بر اساس آزمایش‌های واسرشتگی حرارتی، اگرچه دمای ذوب (T_m) بی‌تغییر باقی مانده است، با این‌وجود، تغییر آنتالپی فرآیند واسرشتگی در فتوپروتئین جهش‌یافته به طور معناداری افزایش یافته است که نشان‌دهنده افزایش پدیده متعاون بودن در میانکنش‌های پایدار‌کننده است. سرانجام، چنین نتیجه‌گیری شد که افزایش متعاون‌شدگی بین میانکنش‌های پایدار‌کننده در فتوپروتئین جهش‌یافته، ساختار طبیعی پروتئین را پایدارتر کرده و منجر به افزایش جمعیت کمپلکس‌های عملکردی و در نتیجه افزایش بازدهی در فوتون‌های نشری می‌شود.