نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مجتبی مرتضوی ¹
• مسعود ترکزاده ماهانی ²
• مهدی رحیمی ²
• علی ریاحی مدوار ³

¹ گروه بیوتکنولوژی، پژوهشکده علوم محیطی، پوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی فناوری پیشرفته،

² 1گروه بیوتکنولوژی، پژوهشکده علوم محیطی، پوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی فناوری پیشرفته،

³ گروه بیولوژی مولکولی و سلولی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه کوثر بجنورد، بجنورد، ایران

چکیده

آنزیم‌‌های لوسیفراز، آنزیم هایی هستند که در انتشار نور نقش دارند و به طور گسترده در زمینه بیوتکنولوژی صنعتی و پزشکی استفاده می شوند. ما قبلاً کلون سازی ژن لوسیفراز را از کرم شب تاب گونه ایرانی Luciola sp. گزارش کرده بودیم. با استفاده از روش‌های محاسباتی، لایه پنهان داده‌های ژنتیکی و ساختاری را در Luciola sp. تجزیه و تحلیل کردیم. برای این منظور با کمک نرم افزار ACUA، ENC و CBI مورد مطالعه قرار گرفت و محتوای AT1، GC1، AT2، GC2، AT3 و GC3 محاسبه شد. در ادامه از سرورهای UNAFold و Mfold برای پیش‌بینی تاخوردگی RNA استفاده شد. از روش ChExVis برای استخراج، ذخیره و آنالیز کانال های لوسیفراز استفاده شد. در نهایت، داکینگ سوبسترا توسط نرم افزار AutoDock Vina انجام شد. این تجزیه و تحلیل نشان می دهد که کدون های نادر Pro، Arg، Ile و Leu درتوالی این ژن وجود دارد. داکینگ 5'-O-[N-(Dehydroluciferyl)-sulfamoyl]-adenosine با لوسیفراز انجام شد و شبکه ای از میانکنش ها شناسایی شد. در پایگاه محاسباتی RNAfold، بهترین ساختار ثانویه دارای انرژی آزاد 70/397- کیلوکالری بر مول و انرژی آزاد ترمودینامیکی 28/427- کیلوکالری بر مول است. در این مطالعه، برخی اطلاعات بیولوژیکی پنهان از کد ژنتیکی شناسایی شد که ممکن است در فرایند فولدینگ و اتصال به سوبسترا نقش داشته باشند و نشان دهد که ترکیبات کدونی ممکن است در فولدینگ مناسب این آنزیم نقش داشته باشند.

کلیدواژه‌ها

• لوسیفراز
• داکینگ
• کدون نادر
• فولدینگ RNA
• AutoDock Vina

موضوعات

• بیوشیمی

عنوان مقاله [English]

Evaluation of RNA Folding, evolutionary relationships, and Molecular modeling of Substrate-Enzyme Interactions in the Luciola sp. Luciferase by molecular docking and bioinformatic analysis

نویسندگان [English]

• mojtaba mortazavi ¹
• Masoud Torkzadeh-Mahani ²
• Mehdi Rahimi ²
• Ali Riahi-Madvar ³

¹ 1Department of Biotechnology, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran;

² 1Department of Biotechnology, Institute of Science and High Technology and Environmental Sciences, Graduate University of Advanced Technology, Kerman, Iran;

³ Department of Molecular and Cell Biology, Faculty of Basic Sciences, Kosar University of Bojnord, Bojnord, Iran.

چکیده [English]

Luciferases are enzymes that are involved in the emission of light are widely used in the field of industrial and medical biotechnology. We previously reported the cloning of the luciferase gene from the Iranian firefly, Luciola sp. Using computational methods, we analyzed the hidden layer of genetic and structural data in the Luciola sp. For this, with the help of ACUA software, the ENC and CBI were studied and the AT1, GC1, AT2, GC2, AT3, and GC3 contents were calculated. In the following, the UNAFold and Mfold Servers were used to predict RNA folding. The 3D model analysis and ChExVis method was used for extracting, storing, and analyzing luciferase channels. Finally, in silico substrate docking was conducted in the AutoDock Vina. The GC3 Skewness and GC3% of the cds were calculated as 0.39 and 17.153, respectively. This analysis shows that there are some rare codons of Pro, Arg, Ile, and Leu. The docking of 5'-O-[N-(Dehydroluciferyl)-sulfamoyl]-adenosine with luciferase was conducted and a network of interactions was identified. In the RNAfold applet, the best secondary structure has a free energy of -397.70 kcal/mol and the thermodynamic free energy is -427.28 kcal/mol. In the ensemble, the frequency of the MFE structure is 0.00 % and the diversity of the ensemble is 477.94. In this study, some hidden biological information from the genetic code was identified which may have a function in the proper folding and substrate-binding site and show that codon compositions may have roles in the proper folding of this enzyme.

کلیدواژه‌ها [English]

• luciferase
• Docking
• rare codon
• RNA folding
• AutoDock Vina