تعیین ساختار سه بعدی سایت کتالیتیک آنزیم آرتمیزینین سنتتاز (amorpha-4,11-diene synthase) و کاربرد آن در مهندسی آنزیم برای اهداف بیوتکنولوژیک

مقاومت عامل بیماری زای مالاریا به داروهای سنتتیک متداول به معضل بزرگی در سال های اخیر تبدیل شده است. اما در مورد ترکیب طبیعی آرتمیزینین و مشتقات آن، تا کنون هیچ مورد مقاومت به پارازیت مالاریا گزارش نشده است. بر این اساس در مناطقی که شیوع مالاریا در آنها بالا است تمایل به درمان باآرتمیزینین و ترکیبات مشتق آن روند افزایشی را نشان می دهد. در این میان ترکیبات سنتتیک مشابه یا اصطلاحا آنالوگ های آرتمیزینین که به روش شیمیایی سنتز شده اند، اثر مشابه را روی پارازیت نداشته اند. آرتمیزینین به طور طبیعی در برگ های گیاهArtemisia annua L. به میزان بسیار کمی تولید می شود که برای استفاده صنعتی مقرون به صرفه نیست. پس هر روشی که بتواند میزان تولید آنزیم را افزایش دهد مطلوب خواهد بود همچنان که لازم است مشتقات آن نیز در میزان بالا به آسانی تولید کرد. آنزیمamorpha-4,11-diene synthase به عنوان آنزیم کلیدی در مسیر (pathway) سنتزآرتمیزینین شناخته شده است. با توجه به اینکه هیچ ساختار سه بعدی برای این آنزیم در پایگاه PDB گزارش نشده بود؛ ساختار سه بعدی این آنزیم به همراه لیگاندfarnesyl-pyrophosphate (FPP) و کوفاکتور Mg2+ از طریق روش های مدلسازی و شبیه سازی دینامیک مولکولی تعیین شد. بدین منظور از نرم افزار MODELLER9v10 برای مدلسازی (homology modeling) و از نرم افزار 2.7NAMD برای شبیه سازی سایت کاتالیتیک آنزیم به همراه لیگاند و کوفاکتور استفاده شد. با این روش پیوندهای آمینواسیدهای کلیدی سایت کاتالیتیک با یون Mg2+ و لیگاند FPP و ساختار سه بعدی سایتکاتالیتیک در هنگام واکنش تعیین شد. با استفاده از این داده ها می توان به دو هدف دست یافت: 1- مهندسی آنزیم به نحوی که میزان rate واکنش کاتالیزافزایش یابد ،2- مهندسی سایت کاتالیتیک برای جهت دهی تولید مشتقات آرتمیزینین.

کلیدواژه ها:

آرتمیزینین ، مالاریا ، آرتمیزینین سنتتاز ، مهندسی آنزیم