مطالعه ی اثر اسمولیت های طبیعی بر ساختار و پایداری آنزیم لیپاز در سیال فوق بحرانی دی اکسیدکربن

سیال فوق بحرانی دی اکسیدکربن ( ۲( scCO یک حلال سبز، ارزان و به راحتی در دسترس است که دارای خواص استثنایی برای جوانب مختلف بیوتکنولوژی مانند واکنش های کاتالیزوری آنزیم است . متداولترین آنزیم ها جهت فعالیت در محیط غیرمائی ، آنزیم لیپاز است . این آنزیم کاربردهای فراوانی در صنایع نفت ، غذایی ، سنتز پلیمرهای تخریب پذیر و بسیاری از واکنش های کاتالیزوری دیگر دارد که بسیاری از این واکنش ها در محیط های غیرمائی مانند سیال فوق بحرانی انجام می شود. با این حال، غیرفعال شدن و نیمه عمر کوتاه آنزیم در ۲scCO در فشارهای بالا، عمده ترین مشکلی است که کاربردهای بیوتکنولوژیکی این حلال را محدود می کند. پایدارسازی پروتئین ها و آنزیم ها از جمله آنزیم لیپاز در ۲scCO، با استفاده از مولکولهای افزودنی می تواند یک پیشرفت مهم تکنولوژی باشد. اسمولیت های طبیعی که در جانداران تحت شرایط سخت ترشح می شوند، می توانند گزینه مناسبی برای رفع این محدودیت باشند. از طرف دیگر، ۲/ scCO پروتئین یک سیستم بیوشیمیایی سبز است و ترکیب اسمولیت های طبیعی در این سیستم ماهیت سبز آن را تغییر نمی دهد. این امر به ویژه برای صنایع غذایی و دارویی از این رو که امکان استفاده از این مواد افزودنی به عنوان جایگزین مواد افزودنی مصنوعی شیمیایی می -تواند سبب کاهش برخی مشکلات سلامتی افراد جامعه شود، حائز اهمیت می باشد. با توجه به اینکه بررسی تجربی سیستم های پیچیده آنزیمی در حضور اسمولیت ها و در ۲scCo، تحت فشار بالا امری دشوار است ، استفاده از روشهای شبیه سازی در سال-های اخیر برای بررسی این سیستم ها متداول شدهاند. این پژوهش نیز با استفاده از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی ( ( MD به بررسی اثر اسمولیت های طبیعی بر روی ساختار و پایداری آنزیم کاندیدا آنتارکتیکا لیپاز ( CALB) B در ۲scCO می پردازد. با توجه به توانایی اسمولیت ترهالوز در پایدارسازی پروتئین در شرایط فشار بالا، برای بررسی امکان پایدارسازی CALB در ۲scCO از این اسمولیت استفاده شد. شبیه سازی ها در حضور یا عدم حضور ترهالوز یک مولار در ۲scCO تحت فشار ۱۵۰ بار و دمای ۳۱۳ درجه کلوین انجام گردید. این شرایط بر اساس شرایط تجربی انتخاب شدند. آنالیز RMSD با انحرافات کمتر ساختار سوم از ساختار اصلی در حضور ترهالوز و RMSF با کاهش انعطافپذیری آنزیم در حضور ترهالوز نشانگر افزایش استحکام آنزیم در حضور این اسمولیت می باشد. همچنین با بررسی ساختار جایگاه فعال آنزیم مشخص گردید که حضور ترهالوز تغییری در فعالیت آنزیم CALB نخواهد داشت . به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از اسمولیت ترهالوز می تواند به عنوان یک راهکار برای پایدارسازی آنزیم ها به ویژه CALB در ۲scCO به کار رود.

Keywords:

اسمولیت ترهالوز , سیال فوقبحرانی دی اکسیدکربن , لیپاز , پایداری پروتئین , شبیه سازی دینامیک مولکولی