عنوان پایان‌نامه
شبیه سازی و محاسبات بیوفیزیکی برهمکنش و احتمال عبور آنتی بیوتیک از نانو کانال پروتئینی پورینOmpF
- رشته تحصیلی
- بیوفیزیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 38399;کتابخانه مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک شماره ثبت: 10428ب
- تاریخ دفاع
- ۲۶ شهریور ۱۳۸۷
- دانشجو
- اتوسا سادات موسوی شفائی
- استاد راهنما
- حمید مباشری
- چکیده
- غشای خارجی باکتریهای گرم منفی دارای کانالهای پروتئینی با ساختار ترایمری (پورینها) متشکل از رشته های بتاست که در انتقال مواد به داخل و خارج باکتری نقش دارند.از جمل? این پورینها OmpF است که جذب و دفع مواد محلول تا وزن 600 دالتون، از جمله آنتی بیوتیکها را بر عهده دارد. بررسی رفتار کانال در حضور آنتی بیوتیک و مکانیسم عبور آن می تواند در افزایش کارایی داروهای کنونی، طراحی داروهای جدید با بازده بالاتر و مقابله با مقاومت باکتریها به آنتی بیوتیکهای موجود، مفید واقع شود. در این مطالعه، داده های حاصل از ثبت فعالیت کانال در حضور و غیاب آنتی بیوتیک سیپرو- فلوکسازین در دمای 27 درج? سانتیگراد و 4/7 = pH که به کمک تکنیک ولتاژ کلمپ بدست آمده بود، مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج بدست آمده، در اثر حضور سیپروفلوکسازین رسانایی کانال کاهش پیدا کرده، رساناییهای جزئی وجریانهای با فرکانس زیاد افزایش می یابند، که می تواند نشانگر مسدود شدن جزئی کانال بوسیل? آنتی بیوتیک باشد. بعلاوه جهت بررسی مکانیسم عبور سیپروفلوکسازین، از شبیه سازی کامپیوتری دینامیک ملکولی هدایت شده (SMD) استفاده شد. نتایج بیانگر نقش دوقطبی الکتریکی آنتی بیوتیک و اسید آمینه های باردار مولد میدان الکتروستاتیک داخل کانال، می باشند. به این صورت که انتهای منفی و مثبت آنتی بیوتیک مرحله به مرحله بین اسیدآمینه مثبت و منفی مجرای کانال، به ترتیب جابجا می شود تا از ناحی? گلوگاه عبور کرده و به دهلیز پری پلاسمی می رسد. در این فرایند اسپارتیک اسید 113 نقش کلیدی ایفا می کند.
- Abstract
- The outer membrane of Gram-negative bacteria contains trimeric protein channels (porins) made of ?-strands which play roles in transport of small molecules and ions, inward and outward through the outer membrane. OmpF is a porin that contributes in uptake and disposal of solutes up to 600 Da, such as antibiotics. The investigation of channel characteristics in presence of antibiotic and understanding it's translocation mechanism through the channel would help to increase drug efficiency, to design new drug with higher performance and to develop strategies against bacterial drug resistance. In this work, we analyzed the acquired data from channel activity recording in presence and absence of Ciprofloxacin antibiotic in 27°C and pH = 7.4 using voltage clamp technique. According to the results, a decrease in channel conductance and an increase in and fast-flickering events was observed, that might result from partial blockage of porin lumen by the Ciprofloxacin. Furthermore, we used Steered Molecular Dynamics (SMD) simulation, to determine the translocation mechanism of Ciprofloxacin. The results indicate the importance of electronic dipole of antibiotic as well as charged residues of channel lining producing internal electrostatic field. Negative and positive ends of antibiotic displace step by step between positive and negative amino acids, until it leaves the constriction zone of channel and enter the periplasmic vestibule. In this pathway ASP113 has a key role.
