مطالعه خواص مکانیکی پروتئین اکتین تحت بارگذاری کششی با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی

اکتین فراوان ترین پروتئین درون یاخته ای و یکی از سه جز اصلی چارچوب یاخته است که در مقابل بارهای کششی از یاخته محافظت می کند. بدین منظور، با توجه به دقت و اعتبار روش های مبتنی بر رفتار اتمی مانند دینامیک مولکولی، در این مقاله با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی به بررسی رفتار مکانیکی پروتئین اکتین پرداخته شده است. اکتین در داخل یاخته به دو صورت تکپار ATP و ADP وجود دارد. در همین راستا در این پژوهش رفتار مکانیکی هر دو فرم تکپار اکتین مطالعه شده است. با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی هدایت شده، تکپار اکتین تحت بارگذاری کششی قرار گرفته و تاثیر ضریب ثابت فنر مجازی دینامیک مولکولی هدایت شده بر رفتار مکانیکی اکتین بررسی شده است. نتایج شبیه سازی ها حاکی از است که با افزایش ضریب ثابت فنر مجازی دینامیک مولکولی هدایت شده، سختی معادل تکپار اکتین افزایش یافته در حالت اکتین ADP به ۲۱۵.۱۶ pN/Å و برای حالت ATP به ۲۲۸.۲۴ pN/Å همگرا می شود. همچنین نشان داده شد که تکپار اکتین ATP در بارگذاری کششی، رفتار سخت تری نسبت به تکپار ADP نشان می دهد. به منظور مطالعه دقیق تر رفتار تکپار ATP و ADP، تعداد پیوندهای هیدروژنی و انرژی غیر پیوندی میان این مولکول نوکلئوتیدی و پروتئین اکتین مطالعه شده است. صحه گذاری نتایج پژوهش بر مبنای مقایسه طول پایسته محاسبه شده و مطالعات گذشتگان، صورت گرفته است. طول پایسته محاسبه شده برای اکتین برابر ۱۵.۶۱ آنگستروم است که خطای قابل قبول ۲.۳۸ درصدی با مقادیر گزارش شده در مطالعات گذشتگان دارد.

Keywords:

Actin , Mechanical behavior , steered molecular dynamics , Nanomechanics , اکتین , رفتار مکانیکی , شبیه سازی دینامیک مولکولی هدایت شده , نانو مکانیک