بررسی سازوکار انتقال انتخابی از میان کمپلکس منفذ هسته سلول-شبیه سازی دینامیک مولکولی

در این پایان نامه، به مطالعه ی سازوکار انتقال انتخابیِ نانو منفذهای غشای هسته با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی درشت دانه پرداخته شده است. کمپلکس های منفذ هسته گذرگاه های دوطرفه انتخابی بین هسته و سیتوپلاسم هستند. درحالیکه مولکول های کوچک (کوچکتر از ? نانومتر) آزادانه از میان این نانو منفذها انتشار می یابند، مولکول های بزرگ (بزرگتر از ? نانومتر تا ?? نانومتر) تنها با اتصال به گیرنده های انتقالی مخصوص می توانند از میان این گذرگاه ها عبور کنند. کانال مرکزی کمپلکس منفذ هسته با پروتئین های نامنظم دارای موتیف تکرار fg، که به عنوان ناپ های fg شناخته می شوند، فرش شده است که مسئول عملکرد انتخابی کمپلکس های منفذ هسته هستند. به منظور مطالعه ی سازوکار انتقال انتخابی این نانو منفذها، رفتار انفرادی و دسته جمعی یکی از ناپ های fg فرش کننده ی کانال مرکزی، به نام nsp1 مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج شبیه سازی ما نشان می دهند درحالیکه قطعات انفرادی nsp1 ساختارهای کروی مانند را تشکیل می دهند، اما آرایه ی ?×? از قطعات nsp1 متصل شده به سطح صفحه ای، ساختار برس مانندی را تشکیل می دهند که به نظر می رسد، لازمه ی برقرار بودن مدل دروازه مجازی (برس پلیمری) برای عملکرد انتخابی کمپلکس های منفذ هسته است. اضافه کردن ntf2 به عنوان یک گیرنده انتقالی به ساختار برس مانند منجر به فروریختن ساختار کشیده شده ی آن می شود و ntf2 می تواند از این سد آنتروپی عبور کند. در مقابل، اگزونوکلئاز به عنوان یک پروتئین غیرگیرنده، نمی تواند عبور کند. بنابراین، ساختار برس مانند قادر است بین گیرنده های انتقالی و پروتئین های غیرگیرنده در مدخل خودش، تبعیض قائل شود. در پایان، یک آرایه ی nsp1 جهش یافته که در آن همه ی فنیل آلانین های غیرقطبی با سرین های قطبی تعویض شده، برای بررسی نقش تکرارهای fg در تشکیل ساختار برس مانند مورد مطالعه قرار گرفت. با اضافه کردن گیرنده انتقالی ntf2 به ساختار برس جهش یافته، تغییر محسوسی در ارتفاع برس جهش یافته دیده نمی شود و ntf2 نمی تواند از آن عبور کند. بنابراین، می توان نتیجه گرفت که برهمکنش تکرارهای fg در ناپ های fg با گیرنده های انتقالی، مسئول انتخابی بودن کمپلکس های منفذ هسته است.