بررسي اثر نانوذرات طلاي عامل‌دار شده با اسيد فسفريك بر روي پايداري مولكول DNA: مطالعه شبيه‌سازي ديناميك مولكولي

Effect of phospholated functionalized gold nanoparticles on stability of DNA

امروزه شناختي از نحوه‌ي برهم‌كنش مولكول DNA با نانوذرات و نانوذرات عامل‌دار شده در كاربردهاي پزشكي و دارورساني هدفمند بسيار اهميت دارد. شبيه سازي ديناميك مولكولي روي مولكول دورشته‌اي با ساختار مارپيچ مضاعف B-DNA با توالي (CCTCAGGCCTCC) و در سه حالت به منظور بررسي اثر نانوذرات طلا و نانوذرات طلاي با بار جزئي منفي بر روي پايداري مولكول DNA انجام شد. در طول شبيه‌سازي نانوذرات طلا به مولكول DNA نزديك شدند و گروه‌هاي فسفات مولكول DNA ، نانوذرات را به سمت شيار بزرگ آن هدايت كردند. در انتهاي زنجيره‌ي مولكول DNA، به دليل تماس زياد با مولكول‌هاي حلال و ايجاد حالت‌هاي باز شده و به اصطلاح پوست كنده، نوكلئوتيد انتهايي زنجيره بر روي سطح نانوذرات حالت خوابيده پيدا كرد. نتايج نشان داد زماني كه نانوذرات طلا و نانوذرات طلاي عامل‌دار شده به مولكول‌ DNA نزديك مي‌شوند، آنتروپي پيكربندي افزايش مي‌يابد. انرژي پيكربندي و انرژي وان‌در والس مولكول DNA با حضور نانوذرات طلا و نانوذرات طلاي عامل‌دار شده افزايش مي‌يابد، در حاليكه تعداد پيوند‌هاي هيدروژني بين بازهاي مكمل در حضور نانوذرات طلا كاهش و در حضور نانوذرات طلاي عامل‌دار شده افزايش يافت. با توجه به كاهش مقدار RMSD در سيستم شامل نانوذرات طلاي عامل‌دار شده مي‌توان گفت نانوذرات طلا باعث كاهش پايداري مولكول DNA مي‌شوند، اما نانوذرات طلاي عامل‌دار شده با بار جزئي منفي ساختار دو رشته‌اي مولكول DNA را نابود نمي‌كنند در حاليكه باعث ايجاد تغييرات ساختاري و ايجاد فشردگي در آن مي‌كنند.

Today, understanding the interaction between DNA molecule and nanoparticles and functionalized nanoparticles has a significant importance in medical applications and targeted drug delivery. Molecular dynamics simulation on double-stranded molecule with the structure of the double helix with sequence of (CCTCAGGCCTCC) and in three states was performed to evaluate the effect of gold nanoparticles (GNP) and GNP with partial negative charge on the stability of DNA molecule. During the simulation process, GNP got closed to DNA molecule and phosphate groups of DNA molecule guided nanoparticles toward its major groove. At the end of the DNA molecule chain, the terminal nucleotide of the chain lied flat on the surface of the GNP due to excessive exposure to solvent molecules and occurring of peeling and untwisting states. According to the results, proximity of GNP and functionalized GNP to DNA molecule led to increased configuration entropy. While conformational energy and Van der Waals force of DNA molecule increased in the presence of GNP and functionalized GNP, there was a reduction and an increase in the number of hydrogen bonds between complementary bases in the presence of GNP and functionalized GNP, respectively.