محاسبات مكانيك مولكولي و بررسي تاثير حلال بر اثرات محيطي و ترموديناميكي آنزيم كولين استيل ترانسفراز

Molecular mechanic calculations and evaluation the impacts of salvation on environmental and thermodynamic effects of enzyme choline acetyltransferase

زمينه و هدف: فعاليت استيل كولين و آنزيم استيل كولين ترانسفراز در بيماري آلزايمر بررسي و مشخص شده است. از اين جهت، نقص آنها مي تواند باعث كاهش حافظه و يادگيري شود. ميدان هاي نيرو، بر ساختار كولين استيل ترانسفراز تاثير دارند. براي درك اثرات فضايي، برخي مطالعات كامپيوتري انجام شده است. مواد و روش ها: روش هاي شبيه سازي مونت كارلو،ديناميك مولكولي و ديناميك لانگوين به وسيله ميدان هاي نيروي MM+، AMBER و OPLS در محيط مايع روي جايگاه فعال كولين استيل ترانسفراز، انجام شده است. عوامل پايدار كننده ساختمان جايگاه فعال آنزيم، انرژي پتانسيل محاسباتي بر زواياي دي هدرال و اثر درجه روي ساختار بهينه شده محاسبه گرديده است. يافته ها: متغيرهاي طول پيوند (B)، زاويه ي پيوند (A) و زاويه دي هدرال(D) از ساختار بهينه شده استيل كولين ترانسفراز در خلا (g) و حلال (w) به صورت نمودار نشان داده شده است. انرژي پتانسيل (برحسب كيلو كالري بر مول) طي شبيه سازي ديناميك مولكولي در دماي 300 درجه كلوين در محيط خلا (R2=0.7656) و حلال (R2=0.9794) براي ساختار پايدار شده كولين استيل ترانسفراز مطالعه شده است. نتيجه گيري: در اين كار، از درجه حرارت هاي مختلف در محيط حلال استفاده شده و مشاهده گرديده كه در روش هاي شبيه سازي، بر هم كنش انرژي، اثر مشابه با كاهش يافتن درجه حرارت دارد. اين بررسي و مطالعه ثابت كرده كه مدل ساده اثر حلال، مي تواند كيفيت جايگاه فعال كولين استيل ترانسفراز را شبيه سازي كند. اين تحقيق، انرژي موثر ساختار مولكول زيستي را آشكار ساخته است.

Introduction: Cholinergic neurons play an important role in muscle contraction, in learning and memory. Choline acetyltransferase is the enzyme that is responsible for the synthesis of acetylcholine and is a specific marker for choiinergic neurons. Computational methods investigate on Choline acetyltransferase enzyme. Aim: The aim of the present work was to describe and characterize the molecular structure vibrational properties of choline acetyltransferase crystalline-structure. In this work, the structures of a coordination compound modeling the choline acetyltransferase computationally. Thus, it is worthwhile to collect information on their structures by the means of computational chemistry as well. Materials and Methods: Monte Carlo simulations are based on pair wise additive potentials of the form . In concepts and algorithms of classical MD simulations the atoms of a biopolymer move according to the Newtonian equations of motion. These studies provided insights into the steric, electrostatic, hydrophobic, and hydrogen bonding properties and other structural features influencing the choline acetyltransferasewas Results: Potential energies for the three force fields of MM+, AMBER and OPLS at Monte Carlo simulation were compared. Geometry of optimized variables of Bond length (B),Bond Angle (A) and Dihedral Angle (D) investigated. The potential energy (kcal/mol) via time (ps) during Molecular Dynamic (MD) simulation at300 K in gas (R2 = 0.7656) and water (R2 = 0.9794) environments studied to stabilized structure of choline acetyltransferase accepted. Conclusion: These results also were revealed that the solvation of Choline acetyltransferase molecule is the major component for the interaction potential energy and it was clearly shown that the role of the solute-solvent interactions is more pronounced in Choline acetyltransferase molecule and it’s active site solvation