بررسی مقایسه‌ای موتاسیون‌های نقطه‌ای ژن Cyc1 در باکتری اسیدیتیوباسیلوس فرواکسیدانس و اثر آن بر فرآیند بیولیچینگ با استفاده از مطالعات بیوانفورماتیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

10.30473/eab.2018.5313

چکیده

چکیده
اسیدیتیوباسیلوس فرواکسیدانس یک باکتری اسیدوفیل بوده که در فرایند بیولیچینگ فلزات دخیل می باشد. Cytochrome c552 (Cyc1) یک پروتئین پری­پلاسمی در این باکتری است که نقش کلیدی در انتقال الکترون در زنجیره تنفسی دارد. حضور هِم A و B در ساختار Cyc1 و نقش آن در دریافت الکترون از پروتئین قبلی (Cyc2) و انتقال آن به پروتئین بعدی (CcO)، دلیل اصلی انتخاب این پروتئین است. در این تحقیق، با هدف بهبود فرآیند بیولیچینگ، گلوتامات 122 و هیستیدین 54 Cyc1 برای جهش نقطه‌ای در مطالعات بیوانفورماتیک انتخاب شد. ابتدا جهش‌ها توسط نرم‌افزار پایمول انجام و شبیه ‌سازی دینامیک مولکولی برای پروتئین‌های وحشی و جهش ‌یافته‌ E122D و H54I در Cyc1 صورت گرفت. تغییرات ساختار فضایی پروتئین‌های وحشی و جهش‌ یافته‌ توسط آنالیزهایRMSD ،RMSF ، Rg، SASA و پیوندهای هیدروژنی انجام شد. نتایج حاکی از پایداری دو پروتئین جهش‌ یافته پس از پایان شبیه ‌سازی بود. با تبدیل گلوتامات 122 به آسپارتات، یک مولکول اسیدی، اسیدی‌تر ‌شده و با کاهش بیش ‌از پیش پتانسیل ردوکس در مرکز راستی­سیانین، باعث سرعت انتقال الکترون به Cyc1 خواهد شد. همچنین، با کاهش پتانسیل ردوکس در محل جهش سرعت انتقال الکترون به هِم A نیز افزایش خواهد یافت. در صورت تبدیل هیستیدین 54 به ایزولوسین، حلقه ایمیدازول الکترواستاتیک به اسیدآمینه­ای باریشه بدون بار تغییر کرده و درنتیجه منجر به تشکیل یک پیوند هیدروژنه قوی بین دو اسیدآمینه می‌شود. بنابراین، انتقال الکترون بین Cyc1 و CcO از طریق یک مولکول آب (W79) بهبود یافته و به­دنبال آن احتمالاً سرعت بیولیچینگ افزایش خواهد یافت.