مدل سازي ساختاري پروتئاز قليايي مقاوم در برابر مواد شوينده در باكتري Aeromonas caviae

Structural modeling of alkaline and detergent-resistant protease of Aeromonas caviae

پروتئازهاي قليايي برون سلولي مقاوم به دترجنت، مانند سوبتيليسين يا متالوپروتئازها كه در باكتري ها يافت مي شوند، ، به طور گسترده در صنايع مختلف از جمله شوينده ها بكار برده مي شوند. به دليل توليد مقرون به صرفه و ظرفيت بالايشان در از بين بردن لكه هاي پروتئيني مانند خون، جزء ضروري تجارت پودرهاي لباسشويي شده اند. در اينجا براي اولين بار از مدل سازي مولكولي براي به دست آوردن ساختار سه بعدي اين آنزيم استفاده شد. توالي آنزيم از NCBI (ACCESSION: BBT67059) به دست آمد. ساختار سه بعدي با استفاده از Alpha Fold2 مدلسازي شد. از Chimera براي تجزيه و تحليل ساختاري استفاده شد. ساختار حاصل با 340 اسيد آمينه شامل 12 β-sheets و 12 α-helices مي شود. ساختار كلي آنزيم به جز اسيدهاي آمينه هاي C ترمينال (1-23) كه به درستي تا نشده بودند، اطمينان بالايي (lDDT) نشان مي دهد. ساختار آنزيم از دو زير دامنه تشكيل شده است:شبه ايمونوگلوبولين و دامنه كاتاليتيك. رزيدوهاي هيستيدين (293 و 297) كه به عنوان ليگاند زينك در جايگاه فعال در ساير پروتئازها عمل مي كنند نيز در اينجا وجود دارند. سومين ليگاند زينك يك آسپارتات در موتيف حفاظت شده G303T304xD306xxT309G310 است. از آنجايي كه رزيدو‌هاي مهم جايگاه فعال و حوزه‌هاي اصلي، در آنزيم موردنظر ما حفظ شده‌ و اطمينان بالايي در اكثر مجموعه‌هاي ساختاري اش نشان مي‌دهد، مي‌توان از آن براي افزايش وبهبود عملكرد صنعتي استفاده كرد. اين مدل مي تواند يك هدف براي طراحي منطقي و مهندسي آنزيم باشد.

Extracellular detergent-resistant alkaline proteases found in bacteria, such as subtilisin and metalloprotease, are widely employed in various industries, including detergents. Because of their economical production and capacity to eliminate protein stains like blood have become an essential component of the washing powder business. Here, molecular modeling was used to obtain the 3D structure of this enzyme for the first time. The enzyme sequence was obtained from NCBI (ACCESSION: BBT67059). The 3D structure was modeled using AlphaFold2. Chimera was used for visualization and structural analyses. The resulting structure folds with 340 amino acids including 12 β-sheets, and 12 α-helices. The overall structure exhibits high confidence (lDDT) except for C-terminal (1-23) amino acids, which were not properly folded. The overall structure of the enzyme is consisting of two subdomains: Immunoglobulin-like and Catalytic Domain. Histidine residues (293 and 297) that function as zinc ligands at the active site in other proteases are also present here. The third zinc ligand is an aspartate in the conserved G303T304xD306xxT309G310 motif. As the critical active site residues and the main domains are conserved in this enzyme and it shows high confidence in most of the structural assembly, it could be used in industry and for enhanced performance purposes. This model could be a prime target for rational design and engineering of the enzyme.