مطالعه محاسباتی اثر استخلاف فلوئور بر خواص ساختاری و طیفی ترکیب اکسی لوسیفرین و نقش آن در فرآیند زیست تابی

نورتابی زیستی یکی از شگفتانگیزترین پدیدههای موجود در طبیعت است که موجودات زنده با اهداف مختلف از قبیل، برقراری ارتباط با همنوعان، جذب طعمه، دفاع از خود در برابر دشمنان، از این پدیده بهره میگیرند. کرم شبتاب یکی از حشراتی است که نور را در طولموجهای مرئی با بازده کوانتومی بالا نشر میکند، از این رو در سالهای اخیر مورد توجه دانشمندان بوده است. نشر نور توسط کرم شبتاب در یک واکنش 2 مرحلهای انجام میشود: ماده اصلی نشرکننده نور در این واکنش مولکول لوسیفرین است که از اتصال دو حلقه تیازول و بنزوتیازول تشکیل میشود. در مرحله اول، مولکول لوسیفرین در حضور آدنوزین تریفسفات و منیزیم تبدیل به لوسیفرین آدنوزین منو فسفات - میشود و در مرحله دوم با برخورد یک مولکول اکسیژن به حلقه تیازول، حدواسط دیاکستانون از طریق مبادله بار تولید میشود که منجر به آزاد شدن دیاکسیدکربن و اکسی لوسیفرین و آدنوزین منو فسفات خواهدشد. نشرکننده اکسی لوسیفرین در یک تراز برانگیخته یکتایی ایجاد میشود که پس از نشر به حالت پایه بازمیگردد و باعث ایجاد نور به رنگهای سبز تا قرمز میشود. در این پژوهش پس از نشاندن اتم فلوئور بر روی حلقه بنزوتیازول، ساختارهای مختلف مولکول فلوئورواکسیلوسیفرین بهینهشده و تأثیر حضور استخلاف فلوئور بر انتقال بار بین دو حلقه بنزوتیازول و تیازول بررسیشده است. به علاوه، خواص پیوندی و طیفی مولکول مادر و مولکول استخلافشده در حالت پایه و برانگیخته مقایسهشده و میزان جابجایی طول موج بیشینه جذب در محدوده طیف مرئی مولکول فلوئورواکسیلوسیفرین گزارش شدهاست. به منظور بررسی اثرات حلال، تأثیرات مولکولهای آب صریح در مجاورت هترواتمهای ساختار مولکول فلوئورواکسیلوسیفرین، بر هندسه مولکول مطالعه شد و سپس بررسی اثرات حلال بر طیف جذبی uv-vis با استفاده از روش حلال پیوستار pcm انجام شدهاست و با طیف بدستآمده برای حالت گازی مقایسه شدهاست. با توجه به تأثیرات محیط آنزیم لوسیفراز بر رنگ نور نشر شده توسط مولکول اکسیلوسیفرین، با انجام محاسبات داکینگ مولکولی، نحوه اتصال و انرژی اتصال مولکول فلوئورواکسیلوسیفرین با اسید آمینههای موجود در جایگاه فعال آنزیم بررسی شده و با مولکول اکسیلوسیفرین مقایسه شدهاست.