عنوان پایان‌نامه
پیشگویی ساختار پروتئین آلفا -لاکتومین شیر شتر
- رشته تحصیلی
- بیوفیزیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 40689;کتابخانه مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک شماره ثبت: 10496ب
- تاریخ دفاع
- ۱۲ آذر ۱۳۸۷
- دانشجو
- مریم نیکوصالح
- استاد راهنما
- بهرام گلیائی
- چکیده
- شناخت ساختار سه‌بعدی یک پروتئین ، اطلاعات بیشتری در زمینه عملکرد و روابط تکاملی پروتئین فراهم می‌کند. تعیین ساختار سوم پروتئین با روش‌های تجربی وقت‌گیر، پرهزینه و در مواردی غیرممکن است. رشد سریع اطلاعات مربوط به توالی‌های پروتئینی در مقایسه با ساختارهای پروتئینی، بیانگر نیاز روزافزون به روش‌های دیگری در تعیین ساختارسوم پروتئین‌ها است. استفاده از روش‌های تئوری پیشگویی ساختار، با تکیه بر داده‌های تجربی موجود در مورد پروتئین، راه حل مناسبی جهت رفع این مشکل است. هدف از این پایان‌نامه، پیشگویی ساختار پروتئین آلفا- لاکتالبومین شتر است. این پروتئین جزء دسته پروتئین‌های غیرکازئینی شیر است . در فرایند ساخته‌شدن شیر، آلفا- لاکتالبومین، به عنوان زیرواحد تنظیمی کمپلکس آنزیمی لاکتوز سنتاز، با افزایش تمایل زیرواحد کاتالیتیکی بتا 1و4- گالاکتوزیل ترنسفراز به گلوکز، باعث اتصال گلوکز به گالاکتوز و در نهایت تولید لاکتوز می‌شود. پیشگویی ساختار سه‌بعدی پروتئین درک عملکرد و ویژگی‌های ترمودینامیک این پروتئین را امکان‌پذیر می‌سازد. از آنجا که با روش همترازی (alignment) توالی، ساختارهای پروتئینی با تشابه توالی %85-%50 نسبت به این پروتئین به‌دست آمده‌اند، از روش مدل‌سازی مبتنی بر تشابه (homology modeling ) در تعیین ساختار آن استفاده شد. بدین‌منظور، ابتدا با استفاده از نرم‌افزار MODELLER ، مدلی اولیه برای ساختارسوم این پروتئین ساخته شد. پس از ارزیابی روش‌های مدل‌سازی، ساختار مدل به روش چندالگو و بااعمال قید بر جایگاه کلسیم ساخته‌شد. مدل‌های ساخته شده، از طریق محاسبه پتانسیل آماری DOPE و نیز با بررسی ویژگی‌های شیمی- فضایی ساختار مدل با نرم‌افزار PROCHECK ارزیابی شد. سپس در بخش‌های ساختاری نیازمند پالایش ، بهینه شد. در پیشگویی ساختار پروتئین، محاسبه ساختار صحیح لوپ‌ها و زنجیرهای جانبی از مباحث چالش‌برانگیز می‌باشند. بدین دلیل علاوه بر بهینه‌کردن لوپ‌ها (loop refinement)، از نرم‌افزار SCWRL3 جهت تصحیح ساختار زنجیرهای جانبی اسید‌آمینه‌ها استفاده شد. پس ازارزیابی مجدد، جنبش‌های مولکولی ساختارمدل به‌دست‌آمده با استفاده ازنرم‌افزار GROMACSدر آب شبیه‌سازی شد تا با مدل‌سازی دقیق‌تر برهمکنش‌های بین پروتئین و حلال طبیعی آن، پایداری ساختار مدل نیز ارزیابی شود.
- Abstract
- Knowledge of a protein 3D structure gives more information about the protein function and evolutionary relationship. Experimental methods for 3D structure determination are costly, time consuming and sometimes not feasible. Rapidly growing information in the field of protein sequences in comparison with that of protein structure denotes increasing need for other corresponding methods. Implementation of bioinformatics including theoretical predictive methods with respect to available experimental data related to the protein is considered reasonable to obviate the problem. The goal of this thesis is to predict the camel alpha-lactalbumin (alpha-LA) protein 3D structure. alpha-LA belongs to non-casein milk proteins. In lactation process, alpha-LA, as the lactose synthase complex regulatory subunit, causes glucose to bind to the galactose leading to lactose formation through elevating the beta-1, 4-galactosyl transferase (i.e. the catalytic subunit) affinity to glucose. alpha-LA 3D structure prediction provides better understanding of its functional and thermodynamic features. Knowing that there are some protein structures with sequence similarities ranging from 50 to 85 percent similarity (inferred by sequence alignment, (homology modeling method was chosen to predict the protein 3D structure. Accordingly, an initial model was built by the MODELLER suit; the model was evaluated via DOPE statistical potential; in addition, the model stereo chemical properties were assessed by the PROCHECK program. Some of the most challenging steps in protein structure prediction are loop and side chain modeling; thereafter beside loop refinement, SCWRL3 suit was used to correct side chain structures. Afterwards, the model molecular dynamics was simulated in water using the GROMACS suit in order to simultaneously determine a more valid structure( especially surface side chains)and examine the model structure stability while immersed in its natural environment that is water.
