مطالعه شبيه سازي ديناميك ملكولي و حركات عملكردي آنزيم ليپازA از گونه باسيلوس سوبتيليس

Molecular dynamics simulation and functional motions study of Bacillus subtilis lipase A

آنزیم لیپاز باسیلوس سوبتیلیس یكی از كوچك ترین پروتئین های متعلق به خانواده β/α هیدرولازها می-باشد. این آنزیم بر خلاف همه لیپازها خاصیت فعال سازی سطحی را از خود نشان نمی¬دهد ولی همانند دیگر لیپازها كاربردهای فرآوانی در زمینه¬های صنعتی، دارویی، صنایع غذایی و زیست محیطی دارا می¬باشد. تعدادی گزارش از تولید این لیپاز مهندسی شده ارائه شده كه اساس طراحی در آن¬ بصورت جهش¬های تصادفی می¬باشد. لذا مطالعه دینامیك ملكولی این آنزیم در دماهای مختلف برای بررسی خصوصیات دینامیكی آن ضروری به نظر می¬رسد. شناسایی این حركات ملكولی برای تغییر در روش طراحی از تصادفی به طراحی منطقی آنزیم بسیار موثر می¬باشند. بر اساس مطالعه شبیه سازی دینامیك ملكولی این آنزیم در مدت 15 نانوثانیه، حركات ملكولی در لوپ¬های دوطرف جایگاه فعال مشاهده گردید كه میزان آن در دماهای مختلف با هم متفاوت بودند. از سوی دیگر دو لوپ كلیدی كه در ایجاد حركات عملكردی نقش دارند در طرف دیگر آنزیم شناسایی شدند كه دارای نقش لولا در محور حركتی اجزای ساختاری دوم در اطراف جایگاه فعال می-باشند.

Bacillus subtilis lipase A is the smallest member of α/β hydrolase family with no interfacial activation property. Bacillus subtilis lipase A has numerous applications as well as other lipases, such as industrial, pharmaceuticals, environmental and food products. There have been presented several reports about the engineering of this enzyme based on the random mutagenesis. Therefore, study of molecular dynamics simulation of the enzyme at different temperatures seems to be necessary to understand its dynamical properties. Understanding of such molecular motions is important to switch from random to rational design of the enzyme. Two flexible loops have been identified based on 15 ns molecular dynamics simulation of the enzyme. The extent of flexibility for the loops was different at three temperatures. On the other hand, two critical loops have been identified to play important role on the functional motions of the enzyme as hinges of the axial motions of the secondary elements around the active site cleft.