مقايسه ساختار سه ايزوآنزيم گلوكوآميلاز به منظور تعيين عوامل نشان دهنده پايداري گرمايي پروتئين ها با استفاده از شبيه سازي ديناميك مولكولي

Structural Comparison of Three Glucoamylase Isozymes in order to Determination of Demonstrator Parameters in Thermal Stability of Proteins via Molecular Dynamics Simulation

گلوكوآميلاز يك آنزيم مهم اقتصادي به دليل توانايي اش درهيدروليز نشاسته و پليمرهاي بتا دي گلوكز است. درك عوامل موثر در گرمادوستي يا سرمادوستي آنزيم گلوكوآميلاز درتوليدايزوآنزيم هايي با مقاومت گرمايي يا سرمايي بالا ضروري است. دراين پژوهش، اثر دما روي تغييرات ساختاري هريك از ايزوآنزيم هاي گلوكوآميلاز معتدل دوست، گرمادوست و سرمادوست بوسيله روش شبيه سازي ديناميك مولكولي بررسي شد. دركل 240 نانوثانيه شبيه سازي براي سه ايزوآنزيم گلوكوآميلاز در چهار دماي 300، 350، 400 و 450 كلوين انجام گرفت. تغييرات پارامترهاي ساختاري در هرسه ايزوآنزيم مقايسه شد و مشخص گرديد كه از بين عوامل قابل محاسبه در شبيه سازي ديناميك مولكولي، انرژي الكتروستاتيك پروتيين با آب، انرژي واندروالسي بين پروتيين و آب، انرژي آزاد حلاليت (∆Gsolvation)، پارامترناپايداري، سطح دردسترس حلال غيرقطبي و سطح دردسترس كل بهترو دقيق تر مي توانند براي پيشگويي تغييرات پايداري گرمايي يك پروتيين در اثر افزايش دما به وسيله شبيه سازي ديناميك مولكولي استفاده شوند.

Glucoamylase is an important economic enzyme due to its ability to hydrolyze starch and β-Dglucose polymers. Understanding of factors affecting the thermal stability of the glucoamylase enzyme is critical in the production of isoenzymes with high heat or cold stability. In this study, the effect of temperature on the structure and properties of each of the isoenzymes of the mesophilic, thermophilic, and psychrophilic glucoamylase were studied. For this purpose, molecular dynamics simulation was used to assess these factors and structural differences. 240 nanosecond of MD simulation was done for three isoenzymes of glucoamylase in four temperatures at 300, 350, 400, and 450K. The variations of each of these parameters were compared for three isoenzymes, and it was found that among the computable factors in molecular dynamics simulation, electrostatic energy of protein with water, van der Waals energy between proteins and water, free energy of solvation (ΔGsolvation), instability parameter, nonpolar solvent accessible surface, and the total solvent accessible surface can be used to predict thermal stability of a protein during increase of temperature.