دانشگاه تربیت مدرس زیست فناوری 2322-2115 3 2 2012 11 21 The Effect of Salt Bridge in the Bacillus amyloliquefaciens α-amylase (BAA) on the Accessible Surface Area of Residues and Enzyme Thermal Stability due to Local Compactness نقش پل نمکی در سطح در دسترس باقیمانده های آمینواسیدی آنزیم α -آمیلازB. amyloliquefaciens (BAA) و اثر آن بر پایداری حرارتی با ایجاد فشردگی موضعی 41 50 22281 FA رزیتا زنوزی هیات علمی/ دانشگاه ازاد خسرو خواجه دانشیار بیوشیمی، گروه بیوشیمی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران مجید منجمی استاد شیمی، گروه شیمی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران ناصر قایمی استادیار بیوشیمی، گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه تهران، تهران، ایران Journal Article In the <em>Bacillusamyloliquefaciens</em> α-amylase (BAA), the loop (residues from 177-185; region І) is the constructive part of the cage responsible for attachment to calcium. It has two more amino acid residues than the α-amylase from <em>Bacillus licheniformis</em> (BLA). Arg176 in this region makes an ionic interaction with Glu126 from region ІІ (residues 118-131) but this interaction is lost in BLA due to substitution of R176Q and E126V. It is the common feature of α-amylases that calcium ion is required for their thermal stability. The present work quantitatively estimates the effect of ionic interaction on the overall stability of the enzyme. To clarify the functional and structural significance of corresponding salt bridge, first an automated homology model of the mutant enzyme (∆E126) was built by the Swiss-Model Protein Modeling Server. <em>Bacillus amyloliquefaciens</em> α-amylase (3BH4.pdb) was used as the template and examined by GETAREA and WHAT IF programs, then Glu126 was deleted (∆E126) by site-directed mutagenesis and the thermostability was examined for the wild-type and mutant enzymes. Modeling results showed that deletion of salt bridge affected on the hydrophobic and hydrophilic residues orientation of two discussed regions (Ι, ΙΙ). The mutant enzyme also exhibited lower thermostability relative to the wild-type enzyme. Thus, it may be suggested that salt bridge could affect on accessible surface area of the discussed regions, decrease water diffusion, prevent diffusion of cations and improve the thermostability of the whole protein. در آنزیم α -آمیلاز (BAA)B. amyloliquefaciens ، رزیدیوهای 185 – 177 (ناحیه I یا لوپ) سازنده بخشی از محفظة‌ (Cage) مسئول اتصال به کلسیم هستند. لوپ موجود در BAA دارای دو رزیدیو بیشتر از همتای ترموفیل خود یعنی α -آمیلاز (BLA) B. licheniformis می‌باشد و رزیدیوی Arg176 موجود در این بخش با Glu126 از ناحیة‌ II (رزیدیوهای 131 – 118) ایجاد یک پل نمکی می‌کند که این ارتباط در آنزیم BLA به واسطه جایگزینی‌های R176Q، E126V حذف گردیده است و از سویی پایداری حرارتی آنزیم BAA به میزان زیادی به یون کلسیم وابسته است. در این تحقیق، اثر پل نمکی در پایداری حرارتی آنزیم بررسی گردید و برای مشخص شدن اهمیت ساختاری و عملکردی پل نمکی مذکور، ابتدا مدل مولکولی آنزیم ΔE126 به طریقه تئوری ساخته شد و در ادامه موقعیت و اثرات رزیدیوهای دو منطقه I و II از طریق برنامه‌های GETAREA و WHAT IF مورد بررسی قرار گرفت و سپس جهش فوق به وسیله جهش‌زایی هدفمند در ژن BAA ایجاد شد و پایداری حرارتی آنزیم جهش یافته و وحشی با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج حاصل از مدل مولکولی نشان داد که حذف پل نمکی از طریق اثر بر رزیدیوهای آبدوست و آبگریز موجود در دو منطقه I و II باعث افزایش نفوذ پذیری آنزیم به آب می‌گردد ونا پایداری حرارتی آنزیم جهش یافته نیز نتایج فوق را تأیید کرد. بنابراین وجود پل نمکی از طریق کاهش نفوذپذیری آنزیم به آب، مانع خروج کلسیم و غیرفعال شدن حرارتی آنزیم می‌گردد. https://biot.modares.ac.ir/article_22281_e66afd9fc9f71473064baf06213c4858.pdf