اثراسمولیتها بر روی ساختار و دینامیک آنزیم لوسیفراز

تصویر برداری زیستی یک روش قدرتمند است که در دهه گذشته به عنوان ابزاری برای تصویر برداری در سطح مولکولی از حیوانات کوچک آزمایشگاهی توسعه یافته است تا امکان مطالعه فرآیندهای زیستی را در موجودات زنده فراهم کند. این شکل از تصویر برداری نوری، غیرتهاجمی و کم هزینه است که آنالیزهای زمان واقعی فرآیندهای بیماریزا را در سطح مولکولی در موجودات زنده را تسهیل می کند. این تکنیک بسیار حساس بر پایه نور نشری در طی واکنش لوسیفرین با آنزیم لوسیفراز شکل می گیرد. آنزیم لوسیفراز از کرم شب تاب آمریکای شمالی photinus pyralis یکی از بهترین پروتئین های نورافشان مطالعه شده در حشرات می باشد کاربرد فراوانی در تکنیک های آنالیزی دارد اما لوسیفراز آنزیم ناپایداری است که غیرفعال شدن نسبی آن منجر به کاهش حساسیت این تکنیک ها می گردد. مطالعات غیرفعال سازی گرمایی نشان داده است که اسمولیت های محافظتی منجر به حفظ فعالیت باقی مانده آنزیم لوسیفراز شده و انرژی فعال سازی واکنش بازشدگی گرمایی را افزایش می دهد. در این تحقیق از شبیه سازی های دینامیک مولکولی در جهت نشان دادن اتفاقات اولیه مربوط به اثر اسمولیت هایی چون ساکارز و ترهالوز بر روی ساختار و دینامیک لوسیفراز کرم شب تاب استفاده شد و نتایج حاصل با کارهای آزمایشگاهی قبلی مقایسه گردید. در تایید مطالعات آزمایشگاهی قبلی نتایج این تحقیق نشان داده که لوسیفراز کرم شب تاب تا حد زیادی کنفورماسیون طبیعی خود را در محلول های ساکارز ترهالوز و مخلوط ساکارز-ترهالوز حفظ می کند. داده های حاصل از شبیه سازی حاکی از آن است که اثر پایداری ساکارز و ترهالوز از طریق تجمع ترجیحی مولکول های ساکارز و ترهالوز در اطراف آمینو اسیدهای غیر قطبی القا می شود. بنابراین حضور مولکول های ساکارز و ترهالوز میانکنش های بین مولکول های آب و اسید آمینه های آب گریز لوسیفراز را کاهش و بدین گونه منجر به پایداری ساختار پروتئین می شوند. یافته ها پیشنهاد می کنند که قندها از طریق میانکنش های غیر مستقیم مانع از بازشدگی گرمایی پروتئین می شوند.