اثرات دافعه الكترواستاتيكي بارهاي مثبت در انتهاي كربوكسيل بر ساختمان و ميانكنش پپتيد مشتق از اندواستاتين

Effects of electrostatic repulsion of positive charges in carboxyl terminal on the structure and interaction of endostatin-derived peptide

اندواستاتين رشد و پيشرفت تعداد زيادي از تومورها را از طريق اتصال به پروتئين‌هاي موجود در سطح سلول‌هاي اندوتليال و ماتريكس خارج سلولي مانند اينتگرين، هپارين، ماتريكس متالوپروتئيناز2 و ترانس گلوتاميناز2 سركوب مي‌نمايد. در سطح اندواستاتين يك موتيف غني از آرژنين وجود داشته كه جهت اتصال به برخي از پروتئين‌هاي مذكور ضروري هستند. نشان داده شده است كه پپتيد 27 آمينواسيدي مشتق از اندواستاتين مسئول اعمال ضد رگزايي و ضد توموري آن است و جهش هيستيدين‌هاي متصل شونده به Zn فعاليت آن را تا حد زيادي كاهش مي‌دهد. در مطالعه حاضر با توجه به اهميت لوپ متصل شونده به Zn در انتهاي آمين و آرژنين 27 در انتهاي كربوكسيل، پپتيدهايي مطابق با اين ناحيه و يك فرم جهش يافته حاوي جهش ايزولوسين 26 به آرژنين سنتز شدند و ساختار و ميانكنش آنها با ماتريكس متالوپروتئيناز2 و ترانس گلوتاميناز2 با استفاده از روش‌هاي طيف سنجي فلوئورسانس، شبيه سازي ديناميك مولكولي و داكينگ مولكولي بررسي گرديد. هدف از اين مطالعه بررسي اثر كنار هم قرار گرفتن دو آمينواسيد آرژنين با بار مثبت بر ساختار و ميانكنش اين قطعه از اندواستاتين بود. نتايج نشان دادند كه قرار گرفتن دو آرژنين كنار يكديگر در انتهاي كربوكسيل موجب افزايش نوسانات در كل ساختار پپتيد، تغيير ناحيه لوپ متصل شونده به يون Zn در انتهاي آمين و منفي‌تر شدن انرژي اتصال پپتيد به ماتريكس متالوپروتئيناز2 و ترانس گلوتاميناز2 مي‌گردد. مي‌توان چنين استنتاج نمود كه دافعه آرژنين‌هاي با بار مثبت در انتهاي كربوكسيل موجب القاي تغييرات كانفورماسيوني در كل ساختار و بخش لوپ انتهاي آمين گرديده است.

Endostatin suppresses growth and progression of many tumors through binding to endothelial cell surface and extracellular matrix proteins like integrin, heparin, matrix metalloproteinase-2 and transglutaminase-2. There is an arginine rich motif on the surface of endostatin that is essential for binding to some of aforementioned proteins. It has been shown that a 27 amino acid peptide derived from amino terminal of endostatin responsible for its anti-angiogenic and anti-tumor activities and mutation of histidines bound to Zn significantly reduce its activity. In the present study, as regards the importance of Zn-binding loop in amino terminal and arginine 27 in carboxyl terminal, peptides corresponding to this region and a mutated variant including isoleusin 26 to arginine mutation synthesized and their structure and interaction with matrix metalloproteinase-2 and transglutaminase-2 analyzed using fluorescence spectroscopy, molecular dynamic and docking simulation techniques. This study aimed to analyze effect of placing two positively charged arginines on the structure and interaction of this fragment of endostatin. Results showed that placing two arginines close together in the carboxyl terminal of peptide increases fluctuations in total structure of peptide, alters Zn-binding loop in the amino terminal and makes binding energy of peptide to matrix metalloproteinase-2 and transglutaminase-2 more negative. It can be inferred that repulsion of two positively charged arginines in carboxyl terminal induces conformational changes in the whole structure and in the amino terminal loop region.