بررسی سینتیکی و ترمودینامیکی پدیده واسرشتگی و تاخوردگی مجدد در پروتئین نوع وحشی لوسیفراز گونه lampyris turkestanicus و برخی جهش یافته های آن

در این مطالعه پایداری ترمودینامیکی و سینتیک بازتاخوردگی لوسیفراز و سه جهش یافته از آن که در آن ها بار منفی سطحی موجود بر روی یک لوپ انعطاف پذیر از طریق جایگزینی گلوتامیک اسید توسط آرژینین (جهش یافته er) یا توسط لیزین (جهش یافته ek) و همچنین وارد کردن یک رزیدوی آرژینین دیگر در جهش یافته er (جهش یافته err) کاهش یافته بود، مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس مطالعات ترمودینامیکی، پایداری ساختاری جهش یافته های err و er در مقایسه با پروتئین وحشی افزایش یافته بود، اگرچه این جهش یافته ها در دماهای بالاتر مستعد تشکیل رسوبات پروتئینی بودند. بنابراین نتیجه گیری شد که افزایش پایداری ساختاری این جهش یافته ها وابسته به فشردگی بیشتر ساختار در حالت طبیعی و کاهش آنتروپی لوپ در نتیجه برقراری میانکنش های کوتاه برد درون مولکولی جدیدی از نوع آبگریز و الکترواستاتیک می باشد. در حالی که تشکیل رسوبات پروتئینی در دماهای بالاتر در ارتباط با رقابت بین میانکنش بین مولکولی دافعه از نوع الکترواستاتیک و جاذبه از نوع آبگریز است که مورد اولی در اثر افزایش دما تضعیف و دومی با افزایش دما تقویت می شود به طوری که با افزایش دما احتمال به هم چسبیدن پروتئین های جهش یافته بالا می رود. مطالعات سینتیکی نشان دادند که وقایع اولیه در فرآیند بازتاخوردگی لوسیفراز شامل تبدیل حالت واسرشته به حدواسط در این جهش یافته ها افزایش می یابد. این مرحله با تبدیل حالت حدواسط به حالت طبیعی نهایی و از طریق مرحله کند کننده حالت گذار ادامه پیدا می کند. مقادیر m ترمودینامیکی و سینتیکی نشان می دهند که ساختار لوپ در پروتئین های جهش یافته به میزان کمتری تحت تاثیر فرآیند غیر طبیعی شدن شیمیایی قرار می گیرد و لوپ در حالت واسرشته دارای عناصر باقیمانده ای از ساختار منظم است در حالی که در حالت طبیعی فشرده تر می باشد. نکته جالب این است که این اثرات ساختاری در جهش یافته های مورد مطالعه توام با تغییر خواص طیف نشری بیولومینسانس می باشد.