• شماره ركورد
    24685
  • شماره راهنما
    BIO3 204
  • عنوان

    مطالعه ساختاري عملكردي گونه‌هاي آميلوئيدي و سازوكار تشكيل آن باهدف توسعه راهكارهاي مهاركنندگي

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • رشته تحصيلي
    بيوشيمي
  • دانشكده
    علوم و فناوري‌‌‌هاي زيستي
  • تاريخ دفاع
    1404/02/24
  • صفحه شمار
    205 ص .
  • استاد راهنما
    دكتر محمدرضا گنجعلي خاني , دكتر شيرين درودگر
  • كليدواژه فارسي
    آميلوئيد , شبيه‌سازي ديناميك مولكولي , دزمين , آميلوئيد بتا , آميلوئيدوز زنجيره سبك
  • چكيده فارسي
    فيبريل‌هاي آميلوئيد به زنجيره‌هايي از پروتئين‌هاي مونومر يكسان گفته مي‌شود كه در يك ساختار متقاطع صفحه بتا آرايش يافته‌اند. تجمع اين فيبريل‌ها در بدن مي‌تواند باعث اختلال در عملكرد سلولي شود و در بروز بيماري‌هايي مانند آلزايمر و آميلوئيدوز زنجيره سبك نقش داشته باشد. دزمين نيز كه يكي از پروتئين‌هاي اصلي اسكلت سلولي در سلول‌هاي ماهيچه‌اي است، در برخي بيماري‌هاي عضلاني رفتارهايي شبيه به آميلوئيد از خود نشان داده است؛ بااين‌حال براي تأييد اين ويژگي آميلوئيد مانند به شواهد تجربي بيشتري نياز است. به دليل ماهيت ذاتاً نامنظم مونومرهاي آميلوئيدي مانند آميلوئيد بتا (Aβ) و غالب‌بودن ساختارهاي پيچه تصادفي، مطالعه دقيق صورت‌بندي‌هاي آن‌ها در سطح ميكروسكوپي دشوار است. در نتيجه شبيه‌سازي‌هاي ديناميك مولكولي به‌عنوان يكي از روش‌هاي كليدي براي درك ساختار و رفتار اين پپتيدها مورد استفاده قرار مي‌گيرند و اطلاعات ارزشمندي در كنار مطالعات آزمايشگاهي مانند NMR فراهم مي‌كنند. انتخاب ساختار آغازين با تمايل بالاتر به تجمع براي مطالعات ديناميك مولكولي مقرون‌به‌صرفه و طراحي دارو مهم است. مطالعات پيشين از صورت‌بندي‌هاي اوليه متفاوتي استفاده كرده‌اند كه منجر به نتايج گوناگوني شده است. در اين مطالعه باهدف مقايسه ساختارهاي آغازين متفاوت از پروتئين‌هاي دزمين، آميلوئيد بتا، قطعات مستعد تجمع زنجيره سبك با استفاده از يك پروتكل مشابه براي هر نوع پروتئين، شبيه‌سازي ديناميك مولكولي انجام گرفت تا رفتار و تمايل به اليگومريزاسيون ساختارهاي آغازين مختلف پروتئين‌هاي ذكر شده در مقياس زماني ميكروثانيه بررسي گردد. براي بررسي رفتار تجمعي دزمين و آميلوئيد بتا چهار سيستم شامل پروتئين دزمين كامل، دزمين فسفريله در سرين 31 و دو قطعهٔ 1–263 و 116–437 مورد استفاده قرار گرفتند. همچنين قطعات Aβ شامل مونومرهاي با ساختار آلفا، مونومرهاي بدون ساختار، فرم S شكل، قطعهٔ Aβ16–22 و دو پپتيد زنجيره سبك با توالي‌هاي ASLTVS و NFVFGT نيز مطالعه شدند. جهت بررسي تجمع و ميانكنش‌ها از شبيه‌سازي‌هاي ديناميك مولكولي در دو سطح درشت‌دانه و تمام اتم استفاده گرديد. همچنين پيش‌بيني‌هاي بيوانفورماتيكي براي شناسايي نواحي مستعد تجمع در توالي دزمين انجام شد. نتايج نشان داد قطعهٔ 1–263 دزمين نسبت به ساير سيستم‌ها تمايل بيشتري به ميانكنش بين‌مولكولي دارد. مونومرهاي Aβ با ساختار آلفا پايداري ساختاري نشان دادند، درحالي‌كه فرم‌هاي بدون ساختار و S شكل رفتار تجمعي داشتند؛ اما موفق به تشكيل صفحات بتاي پايدار نشدند. در قطعهٔ Aβ16–22 حالت كلاهك‌دار موجب پايداري بيشتر صفحات بتا شد. پپتيدهاي زنجيره سبك نيز در شبيه‌سازي يك ميكروثانيه‌اي اليگومر و ساختارهاي بتاي پايدار نشان ندادند. اين يافته‌ها نقش كليدي ساختار آغازين در مطالعات تجمع آميلوئيد و توسعه داروهاي هدفمند را برجسته مي‌سازند. ادامهٔ پژوهش نيازمند به‌كارگيري تكنيك‌هاي پيشرفته‌تر براي درك دقيق‌تر رفتار تجمعي پروتئين‌هاست.
  • كليدواژه لاتين
    amyloid , molecular dynamics simulation , desmin , amyloid beta , light chain amyloid
  • عنوان لاتين
    Structural functional investigation of amyloid species an‎d formation mechanism with the aim of developing inhibition strategies
  • گروه آموزشي
    زيست شناسي سلولي مولكولي و ميكروبيولوژي
  • چكيده لاتين
    Amyloid fibrils consist of identical monomeric proteins in a cross-beta-sheet structure. The aggregation of these fibrils can disrupt cellular an‎d tissue function an‎d cause conditions such as Alzheimerʹs an‎d light chain amyloidosis. Desmin is an intermediate filament protein primarily expressed in muscle cells which has been found to have amyloid-like properties. However, experimental confirm is required. Amyloid monomers such as amyloid beta (Aβ) are often intrinsically diso‎rdered proteins an‎d predominantly fo‎rm ran‎dom coil confo‎rmations; Therefo‎re, study of these confo‎rmations at microscopic scale is challenging. Due to this, molecular dynamics (MD) simulations are widely used as a key method to provide insight into the structure an‎d dynamics of such peptides, complementing experimental research such as NMR. selec‎ting an initial structure with higher aggregation tendency is impo‎rtant fo‎r the cost-effective MD simulation an‎d drug design. Previous studies have used different initial fo‎rmulations, which have led to different results. In this study, with the aim of comparing different initial structures of the proteins desmin, amyloid beta, an‎d light chain aggregation-prone fragments, molecular dynamics simulations were perfo‎rmed using a similar protocol fo‎r each protein to investigate the behavio‎r an‎d oligomerization propensity of different initial structures of the mentioned proteins on a microsecond time scale. Four systems were utilized in this research to examine the aggregation properties of desmin an‎d amyloid beta: full-length desmin, serine 31 phospho‎rylated desmin, an‎d two fragments (1–263 an‎d 116–437). Aβ fragments such as alpha-helical monomers, unstructured monomers, the S-shaped structure, the Aβ16–22 fragment, an‎d two light chain peptides with sequences ASLTVS an‎d NFVFGT were also examined. MD simulations were run at coarse-grained an‎d all-atom resolutions to probe aggregation an‎d interactions. Bioinfo‎rmatics predictions were also used to identify aggregation-prone regions in the desmin sequence. The results showed that the 1–263 fragment of desmin had a higher tendency fo‎r intermolecular interactions compared to other systems. α-Helical confo‎rmations of Aβ monomers were structurally stable, while unstructured an‎d S-shaped confo‎rmations were aggregation-prone but were not able to build stable β-sheets. Capped state led to greater β-sheet stability in the Aβ16–22 fragment. Light chain peptides did not oligomerize o‎r create stable β-structures within the one-microsecond simulation. These findings highlight the significance of initial structure in amyloid aggregation research an‎d drug design. Further research is needed using mo‎re advanced techniques to better understan‎d proteinsʹ aggregation behavio‎r.
  • تعداد فصل ها
    4
  • فهرست مطالب pdf
    132030
  • نويسنده

    قرباني نيا، مريم