شماره ركورد
25604
شماره راهنما
BIO2 1114
عنوان
مطالعه اثر كپدار كردن پپتيد بر ميل اتصالي آن بر روي اهداف پروتئيني
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
بيوشيمي
دانشكده
علوم و فناوريهاي زيستي
تاريخ دفاع
1404/10/10
صفحه شمار
124 ص .
استاد راهنما
محمدرضا گنجعلي خاني
كليدواژه فارسي
پپتيد , كلاهكدار كردن , تمايل اتصال , طراحي پپتيد , داكينگ ملكولي , ساخت افزايشي
چكيده فارسي
پپتيدها به عنوان زنجيرههاي كوتاه اسيدهاي آمينه، داراي نقش اساسي در تنظيم فرآيندهاي زيستي و توسعهي داروهاي هدفمند هستند. با وجود مزاياي ارزشمند اين مولكولها مانند اختصاصيت بالا، سازگاري زيستي مطلوب و امكان اصلاحپذيري ساختاري، چالشهايي همچون ناپايداري در محيط بيولوژيكي، نيمهعمر كوتاه و حساسيت نسبت به تخريب آنزيمي، كاربرد درماني مستقيم آنها را محدود ميسازد. يكي از راهكارهاي كليدي براي رفع اين محدوديتها، كلاهكگذاري (Capping) انتهاي N و C پپتيد است كه ميتواند ضمن تغيير بار الكتريكي و ساختار ثانويهي مولكول، بر ميل اتصال به گيرنده، پايداري فضايي، مقاومت در برابر تخريب آنزيمي و نفوذپذيري غشايي تأثير چشمگيري بگذارد. اين فرآيند با ايجاد پيوندهاي هيدروژني پايدارتر و كاهش تحرك انتهايي، موجب بهبود خودآرايي و افزايش راندمان اتصال در طراحي نانوساختارها و داروهاي پپتيدي ميشود. در اين پژوهش با هدف بررسي اثر كلاهكگذاري بر ميل اتصال پپتيدها به گيرنده، مجموعهاي از تواليهاي منتخب ابتدا به صورت بدون كلاهك و سپس با اعمال كلاهكگذاري انتهايي مدلسازي شدند. داكينگ مولكولي توسط نرمافزارهاي AutoDock و Vina انجام گرفت و انرژي اتصال، نوع برهمكنشها و پايداري ساختاري پپتيد–گيرنده مورد ارزيابي قرار گرفت. بهمنظور بررسي روند تغييرات با افزايش طول توالي، از روش ساخت افزايشي استفاده شد؛ به نحوي كه ساختارها به شكل مرحلهبهمرحله از ديپپتيد تا هپتاپپتيد توسعه يافته و پس از هر مرحله داكينگ مجدد صورت گرفت. اين فرآيند امكان تحليل دقيق تأثير افزايش طول زنجيره و نقش كلاهكگذاري در هر مرحله را فراهم آورد .نتايج نشان داد پپتيدهاي بدون كلاهك هرچند در برخي طولها انرژي اتصال مطلوبي داشتند، اما تفاوتهاي انرژي بيشتري ميان ساختارها ديده شد و رفتار اتصال پايدار نبود. در مقابل، پپتيدهاي كلاهكدار الگوي انرژي يكپارچهتر، ميل اتصال قويتر و برهمكنشهاي هيدروژني هدفمندتري با سايت فعال گيرنده نشان دادند. اين موضوع بيانگر آن است كه كلاهكگذاري ميتواند سبب تقويت پيوندهاي كليدي، كاهش آزادي چرخشي و در نتيجه افزايش كيفيت اتصال شود. يافتهها اهميت كلاهكگذاري در بهبود قابليت اتصال، افزايش نيمهعمر مولكولي، كاهش تخريب آنزيمي و ارتقاي كارآمدي دارويي پپتيدها را تأييد ميكند. بر اساس نتايج، پيشنهاد ميشود براي تكميل تحليلها از نقشههاي بدون اتصال و شبيهسازي ديناميك مولكولي استفاده شود تا درك عميقتري از مكانيسم اتصال و طراحي پپتيدهاي بهينه حاصل گردد.
كليدواژه لاتين
Drug , Molecular dynamics simulation , Binding affinity , Peptide capping , Protein-protein interactions , Peptide-based therapeutics , Peptide design , discovery
عنوان لاتين
Study of the capping effect on the binding affinity of peptides to their protein targets
گروه آموزشي
زيست شناسي سلولي مولكولي و ميكروبيولوژي
چكيده لاتين
Peptides, as short chains of amino acids, play a fundamental role in regulating biological processes and in the development of targeted therapeutics. Despite their valuable advantages, such as high specificity, favorable biocompatibility, and structural modifiability, several challenges—including instability in biological environments, short half-life, and susceptibility to enzymatic degradation—limit their direct therapeutic application. One of the key strategies to overcome these limitations is N- and C-terminal capping, which can significantly influence the electrical charge, secondary structure, receptor binding affinity, conformational stability, resistance to enzymatic degradation, and membrane permeability of peptides. By forming more stable hydrogen bonds and reducing terminal flexibility, this process enhances self-assembly and improves binding efficiency in the design of nanostructures and peptide-based drugs. In this study, to investigate the effect of terminal capping on the binding affinity of peptides to the receptor, a series of selected peptide sequences were first modeled in their uncapped form and then subjected to terminal capping. Molecular docking was performed using AutoDock and Vina software, and binding energy, interaction types, and structural stability of the peptide–receptor complexes were evaluated. To analyze the trend of changes with increasing sequence length, a stepwise construction approach was employed, in which the structures were gradually extended from dipeptides to heptapeptides, followed by redocking at each stage. This approach enabled a detailed evaluation of the effect of chain length extension and the role of capping at each step.
The results showed that uncapped peptides, although exhibiting favorable binding energies at certain lengths, displayed greater structural fluctuations and less stable binding behavior. In contrast, capped peptides demonstrated a more consistent energy profile, stronger binding affinity, and more targeted hydrogen-bond interactions with the active site of the receptor. These findings indicate that capping strengthens key interactions, reduces rotational freedom, and consequently enhances binding quality. Overall, the results confirm the importance of capping in improving binding capability, increasing molecular half-life, reducing enzymatic degradation, and enhancing the therapeutic efficiency of peptides. Based on these findings, it is recommended that LigPlot interaction maps and molecular dynamics simulations be employed in future studies to achieve a deeper understanding of the binding mechanism and to facilitate the optimal design of peptide-based therapeutics.
تعداد فصل ها
4
فهرست مطالب pdf
154520
نويسنده