مطالعه بیوشیمی فیزیکی انتقال کانفورماسیونی آپتامر iba از ساختار راندوم به ساختار g-quadruplex در حضور انسولین و یون هایی نظیر +k و +na با کاربری در آپتاسنسور شناساگر انسولین

توالی¬های غنی از گوانین در حضور یون¬های فلزی ویژه نظیر پتاسیم ساختار quadruplex ایجاد می¬نمایند. در این رساله، مطالعات طیف¬سنجی و شبیه¬سازی دینامیک مولکولی نشان داد که آپتامر iba پس از اتصال به کاتیون ساختار درون مولکولی quadruplex ایجاد می¬نماید. طیف¬های cd نشان¬دهنده تاخوردگی iba به ساختار همسو quadruplex با پیک مثبت قوی در nm 263 است. آنالیز داده¬های تیتراسیون تعادلی نشان داد که اتصال کاتیون با ضریب هیل 0/2 برای k+ و 9/1 برای na+ پدیده¬ای متعاون است. بر طبق آزمایش غیرطبیعی کردن گرمایی ساختار القا شده توسط پتاسیم پایدارتر از ساختار در حضور سدیم می¬باشد. تاخوردن iba سبب خاموشی تماسی حاصل از شکل¬گیری کمپلکس غیرفلوئورسنت بین دهنده و پذیرنده در دو انتهای آپتامر گردید. به کمک داده¬های خاموشی ثابت اتصال و تعداد جایگاه اتصال معین گردید. براساس داده¬های تجربی مدل اولیه¬ای از ساختار iba به روش مدلینگ مولکولی پیشنهاد شد. این مدل ساختار quadruplex همسو با دوصفحه تتراد دارد. شبیه¬سازی دینامیک مولکولی تاییدکننده پایداری ساختاری در حضور پتاسیم ساختار بوده و در غیاب کاتیون ساختار شبیه¬سازی شده تخریب می¬گردد. بر مبنای شکل¬گیری ساختار quadruplex آپتامر iba برای اندازه¬گیری یون پتاسیم زیست حسگری پیشنهاد گردید. آپتامر به عنوان عنصر شناساگر مولکولی با دو بازوی که مکمل الیگونوکلئوتید نشان¬دار stp بود، ساختار آپتاحسگر را شکل دادند. در حضور، k+ آپتامر از stp جدا شد و سیگنال کاهش می¬یابد. درصد خاموشی سیگنال فلورسانس در محدوده غلظتی mm 4/1- 05/0 با غلظت پتاسیم متناسب است. برای این آپتاحسگر حد تشخیص µm 14 به¬دست آمد. سایر کاتیون¬های فلزی همچون na+، li+، nh4+، ca2+و mg2+ با شناسایی پتاسیم تداخل قابل توجهی نداشتند. فضای درون سلولی بسیار پرازدحام است. لذا به منظور مطالعه اثر ازدحام مولکولی بر روی ساختار، پایداری و عملکرد ساختار quadruplex، اثر اتانول در حضور و غیاب کاتیون مرکزی بر روی ساختار quadruplex حاصل از توالی تلومریک انسانی به روش دینامیک مولکولی ارزیابی گردید. ساختاری که در محلول آبی و در غیاب کاتیون تخریب می¬گشت با بالا رفتن درصد اتانول مجددا پایدار شد. این داده¬های شبیه¬سازی درک ما را از چگونگی تاثیرگذاری ازدحام فضایی بر ساختار quadruplex همسو از دیدگاه مولکولی ارتقاء داد. اتصال انسولین و آپتامر شناساگرش (iba) از طریق چندین روش مختلف طیف¬سنجی بررسی گردید. پارامترهای ترمودینامیکی این اتصال در محدوده دمایی ?c¬37-25 گزارش شد. نتایج فلورسانس همزمان، پراکندگی نور رزونانس و طیف¬های فلورسانس سه بعدی نشان دادند که ساختار انسولین در طی اتصال تغییر می¬یابد. تا خوردن آپتامر iba نشان¬دار با دو مولکول فلوروفور به ساختار quadruplex نشان¬دهنده رخداد خاموشی تماسی بود. بر مبنای این خاموشی فلورسانس آپتاحسگری ساده و حساس برای اندازه¬گیری انسولین در محدوده 70-2 نانومولار پیشنهاد گردید.