ارتباط زاويه بين دمين هاي انتهاي آمينو و انتهاي كربوكسي با فعاليت آنزيمي ترموليزين و الاستاز

The relationship of angle between N- and C-terminal domains and the activity of thermolysin and elastase

پروتئاز هاي خانواده ترموليزين زير مجموعه اي از سوپر فاميلي متالوپروتئاز هاي روي مي باشند. اين خانواده داراي يك يون روي بوده كه نقش مهمي در عملكرد آنزيم داشته و همچنين شامل تعداد متفاوتي كلسيم بوده كه در پايداري آن ها موثر است. عملكرد آنزيم هاي اين خانواده به حركت هاي كانفورماسيوني ويژه ي جايگاه فعال بستگي دارد. جايگاه فعال در اين خانواده بين دو دمين انتهاي آمينو و انتهاي كربوكسي واقع شده و پيشنهاد شده است كه اين خانواده در هنگام كاتاليز متحمل حركت hinge-bending شده كه منجر به بسته و باز شدن شكاف جايگاه فعال شده و احتمال بروز تغييرات ساختاري را در حين فرآيند كاتاليز مطرح مي سازد. در اين مطالعه فعاليت آنزيمي ترموليزين در مقايسه با الاستاز حاصل از سودوموناس آئروجينوزا مورد بررسي قرار گرفته و تغييرات ساختاري آنزيم ها با استفاده از شبيه سازي مولكولي مطالعه گرديد. نتايج نشان داد كه از يك طرف، ترموليزين به دليل كاهش زاويه لولا نسبت به الاستاز داراي تمايل بيشتري نسبت به سوبسترا بوده و از طرف ديگر، باز تر بودن دهانه جايگاه فعال در الاستاز نشان دهنده آزادي حركت بيشتر باقي مانده هاي كاتاليتيك در الاستاز و در نتيجه بالاتر بودن ثابت سرعت كاتاليتيك مي باشد. در مجموع، كارآيي كاتاليتيك دو آنزيم در دماي 60 درجه تفاوت چنداني را نشان نمي دهد.

Thermolysin- like proteases (TLPs) belong to subset of Zn-metalloproteases superfamily. The family includes a zinc ion which plays a critival role in the function of enzyme and some different calcium ions to improve stability of the structure. The enzyme function of this family depends on specific conformational motions of active site. The active site in this family is located between N-terminal and C-terminal domain and it has been proposed that TLPs endure a hinge-bending motion during catalysis resulting in “closure” and “opening” of the active-site cleft and raise the probability of structural changes during catalytic process. In this study, the activity of thermolysin compared with elastase achieved from Pseudomonas aeruginosa was investigated and structural changes of the enzymes were investigated by molecular dynamics simulation. The results disclosed that, on one hand- due to reduced hinge-angle- thermolysin tends to greater affinity to the substrate, however, the open mouth of active site represents more freedom of movements of catalytic residues in elastase and therefore catalytic rate constant (kcat) is higher. In general, catalytic efficiency of two enzymes does not reveal much difference at 60 °C.