مطالعه اثر نانولوله های کربنی چند جداره برروی هپسیدین 20 انسانی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 گروه زیست شناسی،واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 تهران، دانشگاه تهران، دانشکده علوم و فنون نوین، گروه مهندسی علوم زیستی

3 تهران، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم زیستی، گروه بیوفیزیک

چکیده
برهمکنش میان نانوذراتی همچون نانولوله های کربنی با پروتئین ها مورد توجه زیادی قرار گرفته است. کاربردهای بیومولکولی پیشرفته نانولوله های کربنی نیاز به درک متقابل برهمکنش آنها با مولکول های زیستی دارند. برهمکنش غیر کووالانسی پپتیدهای خونی مانند هپسیدین با نانولوله های کربن، اثرات مهمی در طیف گسترده ای از کاربردهای بیولوژیکی دارد، که از طریق آنالیز پارامترهای ترمودینامیکی برهمکنش بین نانولوله های کربنی و پپتید ها شناسایی می شوند. علاوه بر این، اثرات پارامترهای مختلف در نحوه برخورد نانولوله ها با پپتید و تغییرات ساختاری و پایداری پپتید مورد بررسی قرار می گیرند. در این مطالعه که بر اساس شبیه سازی دینامیک مولکولی صورت گرفت، تغییرات ساختاری هپسیدین 20 در برهم کنش با نانولوله ی دوجداره کربوکسیله مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد که نانولوله­­های­کربنی موجب بازشدن ساختار هپسیدین 20 و ایجاد تغییرات ساختاری در این پپتید میشوند. از طرفی باز شدن ساختار­ هپسیدین احتمالا منجر به تغییر میزان فعالیت آن می­شود. نتایج حاکی از این بود که تغییرات قابل توجهی در ساختار هپسیدین 20 در حضور نانولوله ی کربنی ایجاد می گردد.که این اختلاف مقادیر به خاطر تحرکات و جابجایی های لوپ وN - ترمینال پپتید هپسیدین 20 می باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


1- Aschi, M., Bozzi, A.,Di Bartolomeo, R. , & Petruzzelli, R. The role of disulfide bonds and N‐terminus in the structural properties of hepcidins: Insights from molecular dynamics simulations. Biopolymers, 2010,93, 917–926. doi: 10.1002/bip.21499
2- Tomas Ganz. Hepcidin, a key regulator of iron metabolism and mediator of anemia of inflammation . BLOOD, 2003 ,102, (3), 783-788
3- Cambruzzi ,E ;Pêgas ,K, L ; Zettler,C,G ; Balbinotti Ferrari, M. Hemocromatose associada a carcinoma hepatocelular e neoplasias extra-hepáticas. Revista da AMRIGS, Porto Alegre, 2012,56 (1): 67-70
4- Seyed Yazdan Madani, Abraham Mandel, Alexander M Seifalian. A concise review of carbon nanotube's toxicology. Nano reviews,2013, 4: 21521
5- Mahmoodi Y, Mehrnejad F, Khalifeh K.Understanding the interactions of human follicle stimulating hormone with single-walled carbon nanotubes by molecular dynamics simulation and free energy analysis. Eur Biophys J. 2018, 47(1):49-57
6- J. Kolosnjaj-Tabi, K. B. Hartman, S. Boudjemaa, J. S. Ananta, G. Morgant, H. Szwarc, L. J. Wilson, and F. Moussa, “In vivo Behavior of Large Doses of Ultrashort and Full-Length Single-Walled Carbon Nanotubes after Oral and Intraperitoneal Administration to Swiss Mice,” ACS Nano, vol. 4, no. 3, pp. 1481–1492, 2010.
7- K. Lou, Z. Zhu, H. Zhang, Y. Wang, X. Wang, and J. Cao, “Comprehensive studies on the nature of interaction between carboxylated multi-walled carbon nanotubes and bovine serum albumin,” Chem. Biol. Interact., vol. 243, pp. 54–61, 2016.
8- Ferrario, V., et al., Conformational Changes of Lipases in Aqueous Media: A Comparative Computational Study and Experimental Implications. Advanced Synthesis & Catalysis, 2011. 353: p. 2466-2480.
9- Funke, S.A., et al., Combination of computational prescreening and experimental library construction can accelerate enzyme optimization by directed evolution. Protein engineering, design & selection : PEDS, 2005. 18(11): p. 509-14.
10- Ottosson, J., L. Fransson, and K. Hult, Substrate entropy in enzyme enantioselectivity : An experimental and molecular modeling study of a lipase. Protein Science, 2002: p. 1462-1471.
11- R. Rasoolzadeh, F. Mehrnejad, M. Taghdir, P. Yaghmaei ; Effects of single-walled carbon nanotube on the conformation of human hepcidin: molecular dynamics simulation and binding free energy calculations. Journal of Biomolecular Structure and Dynamics, 2019 ;37(8):2125-2132
12- Peitsch, N.G.a.M.C., SWISS-MODEL and the Swiss-PdbViewer: An environment for comparative protein modeling. Electrophoresis, 1997. 18(15): p. 2714-2723.
13- Lindahl E, Hess B, Van Der Spoel D.GROMACS 3.0: a package for molecular simulation and trajectory analysis. Journal of Molecular Modeling. 2001;7:306-17.
14- Van Der Spoel D, Lindahl E, Hess B, Groenhof G, Mark AE, Berendsen HJ. GROMACS: fast, flexible, and free. Journal of computational chemistry. 2005;26:1701-18.
15- Wei Huang, Zhixiong Lin, and Wilfred F. van Gunsteren. Validation of the GROMOS 54A7 Force Field with Respect to β-Peptide Folding. Journal of Chemical Theory and Computation.2011, 7 (5), pp 1237–1243
16- غلامحسین صدیفیان، حسین رضایی مارنانی و فریبا رزمی منش. 1397. بررسی نفوذ داروهای آسپیرین و ایبوپروفن در غشاء دولایه لیپیدی به کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی. مجله پژوهشهای سلولی و مولکولی، جلد31: 2
17- مهرنوش صفرزاده ، محمد پاژنگ ، فرامرز مهرنژاد ، فرحنوش دوستدار ، نادر چاپارزاده ، داود ربیعی فرادنبه ، احمد
یاری خسروشاهی و علیرضا محمدپور . 1393. بررسی نحوه تأثیر جهشها بر غیر فعال شدن آنزیم پیرازین آمیداز با شبیه سازی دینامیک
مولکولی. مجله پژوهشهای سلولی و مولکولی، جلد 28: 287-266