بررسي نحوه تاثير جهشها بر غير فعال شدن آنزيم پيرازين آميداز با شبيه سازي ديناميك مولكولي

Pyrazinamide is one of the most important drugs in the treatment of latent tuberculosis infection. PncA gene encodes Pyrazinamidase (PZase) enzyme of Mycobacterium tuberculosis that is responsible for

پيرازين آميد يكي از مهم ترين داروها براي كنترل مايكوباكتريوم توبركلوزيس (عامل بيماري سل) است. ژن pncA آنزيم پيرازين آميداز مايكو باكتريوم توبركلوزيس را رمزدهي مي نمايد. اين آنزيم مسيول تبديل داروي پيرازين آميد به شكل فعالش يعني پيرازينوييك اسيد است. علي رغم نقش اين دارو در كوتاه سازي دوره درمان از نه ماه به شش ماه، ظهور سويه هاي مقاوم به پيرازين آميد مشكل مهم سلامت جهاني است. در اين مطالعه ژن پيرازين آميداز نوع وحشي از سويه مرجع H37Rv و دو ژن از سويه هاي مقاوم به پيرازين آميد همسانه سازي، بيان، تعيين توالي شده و تعيين فعاليت شدند. با استفاده از همولوژي مدل سازي و جايگزيني آمينواسيدي، ساختار پيرازين آميدازها مورد مطالعه قرار گرفت. نتايج نشان داد كه دو آنزيم پيرازين آميداز جهش يافته T160) و (D63G/W119C فعاليت پيرازين آميدازي خود را به طور كامل از دست داده اند. نتايج محاسباتي نيز تاييد كرد كه فقدان فعاليت اين آنزيمها عمدتاً به دليل تاثير موضعي جهشهاي ايجاد شده در ساختار دوم (در اكثر موارد ساختارهاي آلفا هليكس) اطراف محل جهشها است كه موجب تغيير ساختاري شده است. اين تغيير احتمالاً موجب تغيير ساختار سه بعدي جايگاه فعال در مورد جهش يافته D63G/W119C وكاهش ابعاد دهانه اتصال به سوبسترا در جايگاه فعال در جهش يافته T160P شده است.

Pyrazinamide is one of the most important drugs in the treatment of latent tuberculosis infection. PncA gene encodes Pyrazinamidase (PZase) enzyme of Mycobacterium tuberculosis that is responsible for conversion of Pyrazinamide (PZA) to Pyrazinoic acid (active form). In spite of the role of this drug in shortening of the treatment period from 9 months to 6, the emergence of strains resistant to PZA represents an important public health problem. Pyrazinamidase mutations are associated to PZA – resistant phenotype. However, the relationship between mutations and structural changes that inactive the enzyme, has not been known very well. In this study, the PZase gene from the H37Rv strain (wild type) and two resistant strain of Mycobacterium tuberculosises to PZA were cloned, expressed and their activity were investigated by the method based on Wayne test. The structures of wild type enzyme and mutants (D63G/W119C and T160P) were modeled using homology modeling and single amino acid replacement, then structural parameters were calculated. Enzyme activity determination results revealed that the mutants lose their activity, completely. Computational results also confirmed that mutations affect the secondary structure of the enzyme and induce structural changes. These changes can alter the structure of the enzyme active site in D63G/W119C or shorten opening of the substrate binding site in T160P.