بررسی برهم کنش مولکولی یون های فلزی سنگین با پروتئین راستیسیانین در باکتری Acidithiobacillus ferrooxidans با استفاده از روش داکینگ مولکولی

هدف و زمینه: بیولیچینگ یکی از فناوری های مهم بیوتکنولوژی محیطی برای استخراج فلزات با استفاده از میکروارگانیسم هاست. باکتری اسیدیتیوباسیلوس فرواکسیدانس به دلیل توانایی در اکسیداسیون آهن نقش کلیدی دارد، اما یون های فلزی سمی می توانند کارایی آن را کاهش دهند. پروتئین مس دار راستیسیانین به عنوان جزء حیاتی زنجیره انتقال الکترون، هدفی بالقوه برای این یون هاست. هدف این پژوهش بررسی محاسباتی برهم کنش کاتیون های مس، روی، کادمیوم و سرب با این پروتئین به منظور درک بهتر مکانیسم مهاری آن ها است. روش کار: در این پژوهش، از شبیه سازی اتصال مولکولی (داکینگ) با استفاده از سرور آنلاین MIB۲ بهره گرفته شد. ساختار سه بعدی پروتئین راستیسیانین (PDB ID: ۱RCY) به عنوان گیرنده و یون های فلزی به عنوان لیگاند به کار گرفته شدند. پارامترهایی نظیر جایگاه اتصال، امتیاز داکینگ و آمینواسیدهای کلیدی درگیر در برهمکنش، برای هر یون محاسبه و تحلیل گردید. یافته ها: نتایج نشان داد که یون های مس (Cu۲+) و روی (Zn۲+) با بالاترین امتیازها (به ترتیب ۵.۵۰۱ و ۴.۷۸۶) به جایگاه فعال اصلی و شناخته شده پروتئین متصل می شوند. این جایگاه توسط آمینواسیدهای کلیدی His۸۵, Cys۱۳۸, His۱۴۳, Met۱۴۸ تشکیل شده و تعامل اصلی از نوع پیوند کوئوردیناسیون است. در مقابل، یون های سمی کادمیوم (Cd۲+) و سرب (Pb۲+) با امتیازهای بالا (به ترتیب ۵.۰۰۰ و ۴.۲۲۴) به جایگاه های ثانویه و متفاوتی بر روی سطح پروتئین متصل شدند که به ترتیب توسط آمینواسیدهای His۳۹, Asp۷۳ و Asp۸۸, Cys۱۳۸ ایجاد شده بودند. نتیجه گیری: اتصال یون های ضروری به جایگاه اصلی، نقش حیاتی آن را تایید کرده و یک مکانیسم رقابتی مستقیم برای روی را نشان می دهد. اتصال یون های سمی به جایگاه های ثانویه، مکانیسم مهار غیررقابتی یا آلوستریک را پیشنهاد می کند که می تواند بازده بیولیچینگ را کاهش دهد. این یافته ها به بهینه سازی فرآیندهای صنعتی کمک می کند.

Keywords:

بیولیچینگ , فلزات سنگین , داکینگ مولکولی , راستیسیانین , بازیافت فلزات