شبيه‌سازي ديناميك مولكولي OmpF در غشا دولايه دوقلو: مطالعه رفتار متفاوت پروتئين OmpF در يك سيستم با حضور غلظت‌هاي يوني نامتقارن

Molecular Dynamic Simulations of OmpF in a Double Bilayer Membranes: The Different Behavior of OmpF in an asymmetric Ionic Concentration System

يكي از پروتئين‌هاي غشاي خارجي باكتري اشريشيا كلي (E. coli) OmpF است كه امكان عبور يون‌ها را ميسر مي‌سازد. در ساليان اخير روش‌هاي متنوع تجربي و تئوري براي مطالعه اين پروتئين مورد استفاده قرار گرفته است. در اين مطالعه به ‌منظور حفظ شرايط مرزي از دو غشاي دولايه در يك جعبه شبيه‌سازي براي بررسي تغييرات كانال در حين عبور يون‌ها استفاده ‌شده است. غلظت‌هاي يوني متفاوت در دو طرف غشا اعمال ‌شده است تا شرايط شبيه‌سازي به شرايط واقعي باكتري بيشتر شباهت داشته باشد. در اين شبيه‌سازي دو سيستم مشابه هم درون يك جعبه شبيه‌سازي قرار گرفته‌اند. براي بررسي بيشتر در اين دو سيستم جهت‌گيري كانال پروتئيني نسب به شيب غلظت يوني در هر دو جهت اعمال ‌شده است. در اين تحقيق به بررسي اينكه در انتقال يوني جهت‌گيري ارجح براي اين كانال وجود دارد يا خير پرداخته مي‌شود. آناليزهاي ساختاري براي پروتئين در دو جهت‌گيري نشان‌دهنده تفاوت بين دو كانال است همچنين الگوهاي مربوط به بررسي‌هاي ساختار دوم با وجود پيك‌هاي مشابه در برخي نقاط متفاوت بود. نتايج بررسي اسيدهاي آمينه درون گذرگاه و حفره درون كانال نيز براي ساختار انتهايي پروتئين دوم متفاوت از ساختار انتهايي پروتئين اول بود. همچنين عبور يون در پروتئين دوم مشاهده نشد. نتايج نشانگر اين است كه يكي از كانال‌ها كه جهت‌گيري آن مشابه با جهت‌گيري واقعي اين كانال در غشاي باكتري است در طول اين شبيه‌سازي 100نانوثانيه‌اي باز و عبور يون از آن قابل ‌مشاهده و پيگيري است، در حالي كه كانال ديگر كه جهت آن برعكس آنچه در طبيعت وجود دارد، بسته شده كه نشان‌دهنده اثرات شيب غلظت يوني روي كانال است.

OmpF is one of the bacterial outer membrane protein which can transfer the ions into the membrane. During the last years different theoretical and experimental methods have been used for the investigation of the bacterial protein. In this study for retaining periodic boundary condition and investigation of the channel structural changes, we use double lipid bilayer in the system. Different ion concentration was applied into the lipid bilayers to make simulation much more realistic. The aim of this simulation is if there is any prominent direction in the ion passage of the channels. Structural analysis for two proteins with a different orientation is dissimilar and dssp analysis shows different peaks although there are common peaks. Lining residues and constriction zone amino acids in the two final frames are also diverse. There is no ion passage thorough protein 2. The results are completely different for the ion channels and it shows which after 100ns simulation one of the channels which its direction is similar to the natural channel in the bacterial membrane is open and the ion passage is clear and the other channel is completely closed which is related to the direction of the channel due to the ion concentration.