قابلیت پیش بینی ساختار سه بعدی با استفاده از مدل بندی de novo مبتنی بر شبیه سازی دینامیک مولکولی برای پلی پپتیدهای با ساختارهای تعیین شده‌ تجربی

Abstract

مقدمه: پروتئینها از واحدهای ساختاری تحت عنوان اسیدهای آمینه تشکیل یافته اند. تنوع عملکردی پروتئینها، که از اجزای حیاتی سلولهای زنده به شمار میروند، مرهون ساختار سه بعدی اختصاصی آنهاست که از تاخوردگی فضایی مناسب اسیدهای آمینه ناشی میشود. به همین دلیل است که در حیطه طراحی مولکولی، تعیین ساختار پروتئینها از اهمیت ویژهای برخوردار است و یافتن بهترین روش از نظر هزینه و دقت برای این منظور، همواره موضوع چالش برانگیزی بوده است. هدف: در این مطالعه، قابلیت پیش بینی ساختار سه بعدی توسط مدل بندی de novo برای پلی پپتیدهایی که به روش تجربی تعیین ساختار شدهاند، مورد بررسی قرار گرفته است. روش کار: ابتدا پلی پپتیدها با 20 تا 150 اسیدآمینه از پایگاه اطلاعاتی پروتئین استخراج شدند، به کمک برنامه AMBER ، شبیه سازی یکبار در محیط خلا و یکبار در محیط سولواته انجام شد، کل مدت زمان شبیه سازی در هر محیط 50 نانوثانیه تعریف شد و متعاقب شبیه سازی، تمامی سیستمها از نظر پایداری و تغییرات کنفورماسیونی مورد مطالعه قرار گرفتند. با هدف تعیین پرتکرارترین کنفورماسیون در طول زمان شبیه- سازی برای هر پروتئین، خوشه بندی کنفورماسیونی انجام شد و ساختار با کمترین انرژی در کل مدت زمان 50 نانوثانیه شبیه سازی، برای آنالیزهای بعدی استفاده گردید. در نهایت، محتوای ساختارهای ثانویه مدلهای بدست آمده به کمک سه الگوریتم DSSP ، PCASSO و STRIDE تعیین شد. نتایج: آنالیز نتایج نشان داد که ارتباط معنا داری مابین محتوای ساختارهای ثانویه مدلهای بدست آمده از شبیه سازی دینامیک مولکولی و ساختارهای تعیین شده به روش تجربی وجود ندارد. به عبارت دیگر، روش مدل بندی de novo مبتنی بر شبیه- سازی دینامیک مولکولی، ساختار سه بعدی پلی پپتیدهای مورد نظر را به گونهای متفاوت با روشهای تجربی پیش بینی کرده است. بحث و نتیجه گیری: در این مطالعه به نظر میرسد که دقت مدلهای بدست آمده برای پروتئینهای کوچک توسط پارامترهای پیش تعیین شده تحت تاثیر قرار میگیرد که بهینه سازیهای سیستماتیک در این زمینه مورد نیاز است.