جلسه دفاع رساله دکتری نیما نوری

فارسی

موضوع : شکل‌دهی مکانیکی غشاء سلول توسط پروتئین‌های دامنه F-BAR و I-BAR به کمک محاسبات دینامیک مولکولی
استاد راهنما: دکتر سعید ضیایی‌راد
استاد مشاور:  دکتر علیرضا شهیدی
اساتید داور:  دکتر محمد‌رضا اجتهادی، دکتر محمود اشرفی‌زاده، دکتر امیر لهراسبی، دکتر مهدی جوانبخت
 
چکیده
هدف این پژوهش مدل‌سازی اثر برخی از پروتئین‌های دامنه‌ی BAR بر روی انحنای غشاهای لیپیدی به روش دینامیک مولکولی است. اهمیت دامنه BAR در شناسایی روش‌های انتقال مواد درون‌سلولی و بین سلولی و احتمال کاربرد آتی آن در انتقال دارو به سلول‌های مریض و همچنین مطالعات جدید بر روی احتمال حس‌گر بودن این پروتئین‌ها برای بدن به‌عنوان نوعی تشخیص‌دهنده بیماری سلولی (سرطان و اختلال خون) ما را بر آن داشت تا سعی کنیم تا حدودی به سؤالات بی‌جواب در مورد این نوع از پروتئین‌ها پاسخ دهیم.
در قسمت نرم‌افزاری تابه‌حال کد NσT بر روی GPU به‌صورت کامل پیاده‌سازی نشده، درحال حاضر تعداد انگشت شماری تحقیق بر روی پروتئین I-BAR به‌صورت عددی در دینامیک مولکولی وجود دارد، همچنین بررسی‌های عددی مربوط به F-BAR و تأثیر شبکه آن، بر روی انحنای غشاء ناقص است. درعین‌حال تاکنون تحقیقات آزمایشگاهی محدودی بر روی I-BAR انجام‌شده و هیچ تحقیق عددی در مورد تأثیر آن بر غشاء انجام‌نشده است.
برای این منظور ابتدا اثر پروتئین‌های مختلف و به‌خصوص دامنه‌ی BAR بر انحنای غشاهای لیپیدی با توجه به کارهای تئوریک و تجربی موجود، به‌طور کامل مرور گردید. در این مطالعه اهمیت کاربرد دامنه‌ی BAR و کارهایی که تاکنون در این زمینه صورت گرفته و درعین‌حال سؤالاتی که تاکنون بی‌پاسخ‌مانده آورده شده است. سپس خلاصه‌ای از روش MD و مروری بر کارهای انجام‌شده در راستای این هدف آورده شده است. در ادامه فرمولاسیون دسته جواب‌های مورداستفاده در نظام‌های بیولوژیکی (NVT,NPT, NσT) و مقایسه فرمولاسیون‌های مورداستفاده دیگر توأمان ذکرشده است. سپس نرم‌افزار GPIUTMD (نرم‌افزار دینامیک مولکولی توسعه‌یافته بر روی کارت گرافیک در دانشکده مهندسی مکانیک دانشگاه صنعتی اصفهان) با دیگر نرم‌افزارهای موجود درزمینه‌ی شبیه‌سازی زیستی مقایسه شده است. برای مدل‌سازی پروتئین‌های دامنه‌ی BAR تهیه‌ی مدل CG امری اجتناب‌ناپذیر بوده و حجم محاسباتی شبیه‌سازی‌ها به کمک این روش به‌صورت قابل‌توجهی کاهش‌یافته و عملی بودن آن را درزمانی قابل‌قبول امکان‌پذیر می‌نماید. پس از بررسی اجمالی CG به‌صورت مشروح روش مدل‌سازی سیستم موردبررسی با روش‌های تمام اتم و دانه‌درشت ارائه‌شده و درنهایت نتایج این پژوهش ارائه‌شده است.
نتایج نشان می‌دهند که F-BAR مولکول‌های صلب‌تری نسبت به I-BAR هستند و می‌توانند توسط مکانیزم داربستی و چیدمان شبکه پروتئین انواع مختلفی از انحنا را بر روی مولکول اعمال کنند. درعین‌حال مشخص شد که پروتئین‌های F-BAR چه در حالت تکی و چه در حالت شبکه بر روی غشاء انحنای مثبت ایجاد می‌کنند. همچنین بخشی از F-BAR مشخص شد که مانند منگنه عمل کرده و پروتئین را بر روی سطح غشاء نگه می‌دارد.
همچنین شبیه‌سازی‌های انجام‌گرفته از پروتئین I-BAR نشان داد که این پروتئین صلبیت کمتری نسبت به F-BAR دارد و در انتهای زنجیره آن کاملاً تغییر شکل‌پذیر است. درعین‌حال مشخص شد این پروتئین همانند F-BAR می‌تواند از طریق روش داربستی انحنای غشاء را تغییر دهد اما این انحنا به سمت انحنای منفی می‌باشد. باید به این نکته توجه کرد که مکانیزم‌های تغییر انحنای محلی نیز در این مولکول فعال هستند که در جهت مخالف مکانیزم داربستی عمل می‌کنند. این امر باعث می‌شود تا این پروتئین بتواند گستره وسیعی از انحناء منفی تا مثبت را در حالت شبکه‌ای، به غشاء اعمال کند. همچنین نشان داده شد که نحوه اتصال این مولکول به سطح غشاء بسیار حساس به ترکیبات مانده‌های موجود در آن دارد و برخلاف F-BAR کوچک‌ترین تغییری در ترکیب آن مانع از عملکرد صحیح پروتئین می‌شود.
 

مکان: 

سمینار دانشکده مهندسی شیمی

تاریخ: 

سه‌شنبه, آذر 7, 1396 - 08:00

نوع رویداد: 

سمینار علمی

عکس: 

تحت نظارت وف بومی آسپا-وف