عنوان پایان‌نامه
بررسی بوفیزیکی واکنش و عبور آنتی بیوتیک افلوکساسین از نانو پور پروتئینی OmpF ، مطرح در عفونتهای سیستم ادراری
- رشته تحصیلی
- بیوفیزیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک شماره ثبت: 11050ب;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 53647
- تاریخ دفاع
- ۱۹ تیر ۱۳۹۱
- دانشجو
- مریم رضایی
- استاد راهنما
- حمید مباشری
- چکیده
- کانال OmpF یکی از پروتئین های غشای غشاء خارجی باکتری E.coli است. ساختار بشکه ای کانال OmpF از 16 رشته ی بتا را تشکیل می شود. این نانوپور موجب انتقال مولکول های آبدوست و آنتی بیوتیک ها از عرض غشاء می گردد. اندازه ی مولکول های گذرنده بستگی زیادی به اسید آمینه های باردار ناحیه ی محدود کننده دارد. اسید آمینه های باردار که ناحیه ی محدود کننده کانال را احاطه می کنند یک میدان الکتریکی در عرض کانال ایجاد می کنند. میدان الکتریکی دیگری نیز در طول کانال به صورت عمودی شکل می گیرد که توسط اختلاف پتانسیل غشاء ایجاد می گردد. در حال حاضر مقاومت دارویی به انواع آنتی بیوتیکها از جمله مشکلات مطرح در عفونتهای مختلف باکتریایی می باشد. کینولون ها و بتا لاکتام ها جزو رایج ترین آنتی بیوتیک هایی هستند که برای درمان عفونت های باکتریایی از جمله عفونت های مجاری ادراری استفاده می شود. ما در این مطالعه، انتقال آنتی بیوتیک افلوکساسین را از میان تک کانال OmpF باکتری E.coli با استفاده از سیستم ولتاژ کلمپ در زمان واقعی بررسی کردیم. این بررسی ها بر اساس غلظت های آنتی بیوتیکی مورد استفاده در درمان بیماری عفونت ادراری در انسان صورت گرفته است. مطالعات تئوری با استفاده از نرم افزارهای APBSmem و Chimera نیز انجام گردید تا رفتار ملکولی آنتی بیوتیک در درون نانو کانال بهتر شناسایی گردد. بر طبق نتایج به دست آمده حضور آنتی بیوتیک افلوکساسین در داخل کانال، رفتار باز و بسته شدن کانال OmpF را تغییر و جریان عبوری از کانال را کاهش می دهد. میزان حساسیت کانال به پتانسیل های اعمالی غشاء افزایش می یابد و کانال را به سمت بسته شدن در ولتاژهای پایین تر( 35± میلی ولت ) هدایت می کند. آنتی بیوتیک عبوری با آمینواسید های باردار کانال اندرکنش ایجاد کرده و پیوند های هیدروژنی با اسید آمینه های دیواره ی کانال ایجاد می کند. حداکثر میزان اندرکنش ها بین آنتی بیوتیک و اسید آمینه های Lys16، Arg42 و Arg82 ایجاد می شود. تعداد باند های هیدروژنی بین کانال و آنتی بیوتیک در ناحیه ی محدود کننده به حداکثر میزان خود می رسد. آرایش خاصی از اسیدهای آمینه ها در ناحیه ی محدود کننده ی کانال که یک ناحیه با جذب بالا یا چاه پتانسیل را ایجاد می کند، اندرکنش های بین کانال و آنتی بیوتیک را تشدید می کند.
- Abstract
- OmpF is an internal membrane protein located in the outer membrane of E.coli. The OmpF consists of 16 beta-strands forming a barrel-shaped nano-channel. This nanopore translocates the hydrophilic molecules and antibiotics through the membrane. The size of molecules, charged residues and pore size of the constriction zone of nanopore is critical for antibiotic translocation.Charged residues surround this constriction zone and create an electric field along the channel that form a set vertically and horizontally at the constriction zone. At present, Quinolons antibiotic and beta-lactames are among the widely used antibiotic known to cure bacterial infection such as urnary tract infection. We investigated the passage of Ofloxacin antibiotic through the single OmpF porin of E.coli by means of voltage clamp technique in real time to address the drug trafficking in urinary tract infection disease in human. We studied the interaction between Ofloxacin and channel wall by APBSmem and Chimera softwares. Our results suggest that presence of Ofloxacin antibiotic in the channel change the gating behavior of OmpF simultaneous to ion current decrease. The channel sensitivity to the applied potential is increased that leads to channel closure at lower voltages (±35 mV). The antibiotic interacts with charged residues along the channel in form of hydrogen bands. Maximum Interactions are between the Ofloxaci antibiotic and the Lys16, Arg42 and Arg82.The number of hydrogen bonds is increased in constriction zone, the narrowest region in nanopore. Based on some investigations, there is special arrangment of residues at the constriction zone that creates potential well. This induced potential well enhances antibiotic molecule interaction to specific residues.
