بررسي بيوانفورماتيكي ميانكنش شش پپتيد نوتركيب لاكتوفرين شتري با پروتئين‌هاي سطحي روتا ويروس گاوي

Bioinformatics study of the interaction between six recombinant camel lactoferrin peptides and bovine rotavirus’ surface proteins

سابقه و هدف: اسهال يك بيماري رايج ميان گوساله ها بوده كه سبب زيان اقتصادي چشمگير در صنعت گاوهاي شيري و گوشتي به علت افزايش ميزان مرگ و مير، هزينه‌هاي درمان و كاهش نرخ رشد و افزايش سن اولين زايمان مي‌گردد. روتاويروس گاوي يكي از عوامل اصلي ابتلا به اسهال در گوساله ها در سن يك تا دوهفتگي است. دو پروتئين vp4 و vp7 كپسيد خارجي ويروس را ساخته و سبب توليد آنتي بادي و تحريك سيستم ايمني مي‌شوند. لاكتوفرامپين-لاكتوفريسين شتري يك ضد ويروس قوي است كه با اتصال به هپارين سولفات پروتئوگلايسين مانع ورود ويروس به سلول ميزبان شده و مي‌تواند جايگزين داروهاي ضد ويروسي شود. هدف از اين پژوهش بررسي امكان جايگزيني پپتيد لاكتوفرين شتري با داروهاي ضد ويروسي مي باشد. مواد و روش ها: در اين مطالعه امكان جايگزيني شش پپتيد نوتركيب لاكتوفرين شتري به نام‌هاي clf36-1، clf36-2، 12A-36F+BC، A_Scaning، AF، Arm با داروهاي ضدويروسي و اتصال كارآمد اين پپتيدها با پروتئين‌هاي سطحي روتاويروس گاوي(vp4 و vp7) با استفاده از روش شبيه‌سازي ديناميك مولكولي و با استفاده از نرم افزار گرومكس بررسي و با توجه به انرژي آزاد پيوند شدن ليگاند-پروتئين در مرحله داكينگ و ميزان بار الكتريكي سيستم پيش از خنثي سازي بار در ديناميك مولكولي مورد مقايسه قرار گرفته و در نهايت بهترين پپتيد جايگزين با توجه به نمودارهاي شعاع چرخشي كه مهم ترين عامل تعيين كننده در كارآمدي سيستم‌ها در شرايط درون تني و همچنين نشان دهنده‌ي امكان اتصال پايدار پپتيد نوتركيب لاكتوفرين با پروتئين سطحي ويروس است؛ از ميان شش پپتيد مورد مطالعه، انتخاب گرديد. يافته ها: نتايج حاصل از اين پژوهش نشان مي دهد پپتيد لاكتوفرين به خوبي با پروتئين هاي سطحي روتاويروس اتصال برقرار كرده و به اين وسيله مي تواند مانع ورود ويروس به درون سلول‌ها گردد. با اين حال از ميان شش پپتيد مورد بررسي، پپتيد 12A-36F+BC در دو سيستم vp4 و vp7 علي رغم داشتن بيشترين انرژي آزاد پيوند شدن ليگاند-پروتئين در بين مدل‌هاي مورد بررسي در مرحله داكينگ و مثبت‌ترين بار الكتريكي پيش از خنثي سازي بار در ديناميك مولكولي، به دليل unfold بودن و تغييرات زياد Rg آنها در طول زمانِ شبيه سازي به نظر مي رسد در شرايط بدن اتصال كارآمدي نداشته باشند؛ از اين رو با توجه به نمودارهاي شعاع چرخشي از مطالعه حاضر انتظار مي‌رود سيستم پروتئين سطحي vp4 و پپتيد نوتركيب clf36-1 داراي بهترين اتصال باشد. نتيجه گيري: نتايج حاصل از اين تحقيق نشان مي‌دهد پپتيد clf36-1 از ميان شش پپتيد مورد بررسي طي زمان شبيه سازي پايدار و داراي اتصال كارآمد و مناسب با پروتئين سطحي vp4 بوده، ضمن اينكه طي زمان شبيه سازي ساختار خود را حفظ كرده و از اين طريق ميتواند مانع ورود ويروس به درون سلول‌ها شده و جايگزين مناسبي براي داروهاي ضد ويروسي باشد. با اين حال انجام آزمايشات در شرايط in vivo به منظور اثبات اثربخشي اين پپتيد ضروري مي نمايد.

Background and objectives: Bovine diarrhea is a common disease among calves that causes significant economic losses in the dairy and meat industry because of increased mortality, treatment costs and reduced growth rates and increasing age at first calving. Bovine rotavirus is one of the main causes of diarrhea in calves at the age of one to two weeks. Both vp4 and vp7 proteins form the outer capsid of the virus, producing antibodies and stimulating the immune system. Camel lactoferrampine-Lactoferrin is a potent antiviral that binds to heparin proteoglycine sulfate, prevents virus entry into the host cell and can replace antiviral drugs. The aim of this study was to investigate the possibility of replacement of camel lactoferrin peptide with antiviral drugs. Materials and methods: In this study, the possibility of replacing six recombinant camel lactoferrin peptides named clf36-1, clf36-2, 12A-36F + BC, A_Scaning, AF, Arm with antiviral drugs and efficient binding of these peptides to Surface proteins of bovine rotavirus (vp4 and vp7) was investigated by molecular dynamics simulation using GROMACS software and they were compared due to their bond-dissociation energy in docking step and amount of electric charge before Neutralizing the electric charge of systems in molecular dynamics and finally the best substituted peptide was selected according to Radius of gyration diagram which is the main determinative factor in system efficiency in vivo and also indicates the possibility of stable binding of recombinant lactoferrin peptide to the virus’ surface protein. Results: The results of this study indicate that the lactoferrin peptide binds well with the rotavirus’ surface proteins and can thus prevent the virus from entering the cells. However, among the six peptides examined, the 12A-36F + BC peptide in both vp4 and vp7 systems seems to be inefficient in vivo in spite of the highest bond-dissociation energy and the most positive electric charge before Neutralizing the electric charge of systems in molecular dynamics. As being unfold and Rg fluctuation during the simulation. Hence this study expects that recombinant peptide clf36-1 and vp4 system will bind well according to the Radius of gyration diagram. Conclusions: The results of this study show that the clf36-1 peptide was stable and efficiently bound to vp4 surface protein among the six peptides investigated while retaining its structure during the simulation and in this way it can prevent the virus from entering the cells. So it can be an appropriate alternative to antiviral drugs. However, in vivo experiments are needed to prove the efficacy of this peptide.