نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• سما الزوینی ¹
• فرامرز مهرنژاد ²
• یاسمن محمودی ³
• علی حسین رضایان ¹
• محمد برشان تشنیزی ⁴

¹ ایران، تهران، دانشگاه تهران، دانشکده علوم و فنون نوین، گروه مهندسی علوم زیستی

² گروه مهندسی علوم زیستی- دانشکده علوم و فنون نوین-دانشگاه تهران

³ گروه علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران ، تهران، ایران

⁴ دانشگاه تهران دانشکده علوم و فناوری نوین

چکیده

آنزیم ال-آسپارژیناز به عنوان مکمل شیمی درمانی و یک داروی آنزیمی به طور گسترده در درمان بسیاری از بیماری‌ها کاربرد دارد. با این حال استفاده از ال-آسپارژیناز، به عنوان یک دارو، به دلیل ماهیت ذاتی پروتئین‌ها با مشکلاتی همراه است. در نتیجه، از پلیمرهای طبیعی و مصنوعی مختلف برای ایجاد نانو و میکروسفرهای زیست تخریبپذیر به منظور رسانش و رهایش آن استفاده می‌شود. دراین تحقیق، اثر پلیمر پلی (اسید لاکتیک) (PLA) بر ساختار و دینامیک ال-آسپارژیناز با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی مطالعه و بررسی شد. نتایج نشان داد که ساختار دوم و سوم پروتئین در حضور پلیمر در طول مسیر شبیه‌سازی تغییر نداشته است و حتی باعث افزایش پایداری ساختار و کاهش دینامیک پروتئین شده است. این تحقیق نشان داد که اسیدهای آمینه لیزین و آرژنین بیشترین سهم برهم کنش‌ها را با پلیمر PLAدارند و همچنین تعدادی از اسیدهای آمینه آب‌گریز و قطبی در برهم‌کنش بین پلیمر و آنزیم شرکت کردند. نتایج نشان داد که نیروهای اصلی اتصال پلیمر PLA به آنزیم ال-آسپارژیناز از نوع الکترواستاتیک و واندروالسی می‌باشد. یافته‌های این تحقیق می‌تواند اطلاعات مفیدی برای روشن شدن برخی از ابهامات موجود در نتایج تجربی برای کپسوله شدن آنزیم ال-آسپارژیناز و استفاده در صنعت دارورسانی را فراهم کند.

کلیدواژه‌ها

• ال-آسپارژیناز
• کپسوله سازی
• پلی (اسید لاکتیک)
• شبیه سازی دینامیک مولکولی
• خوبازیابی

موضوعات

• بیوفیزیک

عنوان مقاله [English]

Study of Structure and Dynamics of L-Asparaginase in the Presence of Poly (Lactic Acid) using Molecular Dynamics Simulation

نویسندگان [English]

• Sama J. Al-zuwaini ¹
• Faramarz Mehrnejad ²
• Yasaman Mahmoodi ³
• Ali Hossein Rezayan ¹
• Mohammad Barshan-tashnizi ⁴

¹ Department of Life Science Engineering, Faculty of New Sciences and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran.

² Department of Life Science Engineering, Faculty of New Sciences and Technologies, University of Tehran, Tehran, Iran.

³ Life Science Engineering, Faculty of New Sciences and Technologies, University Of Tehran, Tehran, Iran

⁴ Department of Life Science Engineering, Faculty of New Sciences and Technology, University of Tehran, Tehran, Iran

چکیده [English]

The enzyme L-asparaginase is widely used as complementary chemotherapy and an enzymatic drug to treat many diseases. However, as a medication, L-asparaginase also faces difficulties because of the inherent nature of proteins. As a result, various natural and synthetic polymers are used to create biodegradable nanospheres and microspheres for drug delivery and release. In this study, the effect of poly (lactic acid) (PLA) on the structure and dynamics of L-asparaginase was studied using molecular dynamics (MD) simulations. The results showed that the secondary and tertiary structures of the protein in the presence of the polymer did not change during the simulation time and even increased the stability of the structure and decreased the protein dynamics. This study showed that lysine and arginine actively interact with the PLA polymers. Several hydrophobic and polar amino acids interact with the polymer and the enzyme. The results showed that the main binding forces of PLA polymer to L-asparaginase are electrostatic and van der Waals interactions. The findings of this study can provide useful information to clarify some of the ambiguities in the experimental results for the encapsulation of the enzyme L-asparaginase and its use in the pharmaceutical industry.

کلیدواژه‌ها [English]

• L-asparaginase
• Encapsulation
• PLA
• Molecular dynamics simulation
• Self-assembly