مطالعه برهمکنش (proline-rich homeodomain(prh با dna با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

پروتئین هومئودومن غنی از پرولین proline-rich homeodomain (prh) یک پروتئین تنظیمی است که با اتصال به توالی خاصی از dna فرایند رونویسی را کنترل می کند. در این تحقیق، برهمکنش پروتئین prh و dna در سطح اتمی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی در مقیاس نانو بررسی شده است. در بخش اول این رساله، ابتدا کمپلکس prh-dna مدل سازی شده و تغییرات ایجاد شده در پروتئین prh و ساختار dna در طی اتصال به یکدیگر و تشکیل کمپلکس prh-dna مطالعه شده است. بررسی های ساختار دوم پروتئین prh نشان می دهد که ساختار دوم غالب در این پروتئین، مارپیچ آلفا می باشد. در ادامه برهمکنش های از نوع پیوند هیدروژنی (مستقیم و به واسطه آب) که منجر به تشکیل کمپلکس می شود ارزیابی شده است. با توجه به اهمیت مولکول های آب در سیستم های زیستی، دینامیک مولکول های آب در سطح مشترک کمپلکس بررسی شده است. شبیه سازی ها نشان می دهد که کدامیک از پیوندهای هیدروژنی در تشکیل کمپلکس prh-dna نقش موثرتری دارد. به علاوه، پیوندهای هیدروژنی محاسبه شده با نتایج تجربی توافق دارد. در بخش دوم رساله، با ایجاد جهش در جفت بازهای dna (gc?at و ta?gc) و ایجاد کمپلکس های جهش یافته، خواص دینامیکی و ترمودینامیکی کمپلکس های طبیعی و جهش یافته بررسی شده است. همچنین شبکه پیوندهای هیدروژنی (مستقیم و غیر مستقیم) در هر 3 کمپلکس محاسبه شده و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. بررسی ها نشان می دهد که تعداد و همچنین درصد اشغال پیوندهای هیدروژنی مستقیم و به واسطه آب در کمپلکس طبیعی بیشتر از کمپلکس های جهش یافته است. در ادامه، اختلاف انرژی آزاد اتصال 3 ساختار dna به پروتئین prh، با استفاده از روش انتگرالگیری ترمودینامیکی محاسبه شده و به بررسی پایداری کمپلکس های طبیعی و جهش یافته پرداخته شد. بررسی محاسبات انرژی آزاد نشان می دهد که کمپلکس طبیعی پایدارتر از کمپلکس های جهش یافته و کمپلکس m1 پایدارتر از کمپلکس m2 است. نتایج به دست آمده در بخش دوم رساله، درستی مدل انتخاب شده در بخش اول را تأیید می کند.