بررسی و مطالعه مکانیزم عمل بیولومینسانسی فتوپروتئین های وابسته به کلسیم با استفاده از جهش زایی هدف دار و مطالعه دینامیک ملکولی

فتوپروتئینها گروهی از پروتئین های بیولومینسانس می باشند که دارای اهمیت و کاربردهای فراوانی در علوم مختلف هستند. از این رو تحقیقات گسترده ای برای درک مکانیسم این پروتئینها جهت بهینه کردن فعالیت آنها در حال انجام است. در این تحقیق، جهت شناخت بیشتر عملکرد فتوپروتئین نمیوپسین دو جهش leu36his و phe186his انتخاب شدند. از این گروه می توان به کلنترات، کتنفور و شعاعیان اشاره کرد که دارای تشابهات ساختاری بوده و به گروه فتوپروتئین های وابسته به کلسیم تعلق دارند. در این تحقیق برای بررسی مکانیسم نورزایی فتوپروتئین نمیوپسین جهش های leu36his و trp86his طراحی شد. نتایج نشان دادند که این جهش ها باعث از دست رفتن فعالیت می شود. نتایج cd و مطالعات فلورسانس نشان داد که موتانت های نمیوپسین دارای ساختار فشرده بیشتر و مارپیچ های آلفای کمتری در مقایسه با پروتئین طبیعی می باشد. شبیه سازی دینامیک مولکولی برای نمیوپسین های طبیعی و جهش یافته انجام شد و نتایج حاصل با داده های به دست آمده از شبیه سازی اکورین های طبیعی و موتانت phe149ser مقایسه شد. میزان rmsd و جابجایی در موتانت phe186his بیشتر از موتانت leu36his می باشد. از طرف دیگر، برای نشان دادن الگوی تحرک ساختاری پروتئین های موتانت و طبیعی میزان نوسانات ریشه میانگین مربعات (rmsf) برای هر ریشه محاسبه شد. نتیج نشان داد که ریشه های 1-13، 56-72، 77-96 و 137-141 از موتانت phe186his دارای بیشترین انعطاف پذیری بوده که اثر گلوبال این جهش را نشان می دهد، در حالی که اثر جهش leu36his بر ساختار به صورت موضعی می باشد. بعلاوه، نتایج نشان می دهد که تغییرات ساختاری در ناحیه گروه پراکسید موجود در پاکت اتصالی که نقش مهمی در فرآیند بیولومینسانس ایفا می کند، ممکن است باعث جلوگیری از تخریب گروه پراکسیدی شده و مانع از فرآیند بیولومینسانسی می شود. این نتایج می توانند در درک مکانیسم نورزایی در فتوپروتئین نمیوپسین استفاده شود.