بررسی تاثیر ایجاد جهش در جایگاه 346 بر روی خصوصیات آنزیم لوسیفراز گونه photinus pyralis با روش جهش زایی هدفدار
چکیده
تبدیل انرژی شیمیایی به نور توسط موجودات زنده از دیرباز توجه محققان را به خود جلب نموده است. این پدیده که به بیولومینسانس معروف است واکنشی آنزیمی می باشد که بواسطه دخالت آنزیم لوسیفراز و سوبسترای لوسیفرین انجام می گیرد. بیشترین مطالعات در زمینه بیولومینسانس بر روی حشره شب تاب آمریکائی (photinus pyralis) انجام شده است. علی رغم کاربردهای فراوان صنعتی و تشخیصی آنزیم لوسیفراز، چندین عامل همچون پایداری پایین لوسیفراز نسبت به حرارت و km بالا برای سوبسترای atp استفاده از آن را محدود کرده است. لوسیفراز حشره شب تاب آنزیمی پراکسیزومی می باشد که طی دو مرحله، مرحله اول با نقش لیگازی با استفاده از atp و mg2+ و مرحله دوم با نقش مونواکسیژنازی و با استفاده از o2 باعث تبدیل سوبسترای خود، لوسیفرین به ترکیب برانگیخته اکسی لوسیفرین می شود که در هنگام برگشت به حالت پایه ایجاد نور با بازده کوانتومی بالا می کند. در ساختار لوسیفراز اسیدآمینه ترئونین 346 تنها آمینواسید می باشد که زوایای دووجهی آن در منطقه غیر مجاز نمودار راماچانداران قرار گرفته است. وجود چنین زوایای دووجهی زنجیره اصلی در ساختار پروتئین ها که از نظر انرژیتیکی نامطلوب هستند کمیاب است و معمولاً با مناطقی از مولکول که نقش عملکردی دارند همراه می باشند. از طرفی مشخص شده است که حذف فشار از ساختار پروتئین ممکن است بر پایداری پروتئین بیافزاید. بنابراین در این پروژه برای بررسی نقش این اسیدآمینه از ورود سه اسیدآمینه گلایسین با زنجیره جانبی کوچک، والین با زنجیره جانبی شبیه ترئونین اما غیرقطبی و پرولین که باعث ایجاد شکستگی در ساختار می شود استفاده شد. ورود این اسیدآمینه ها هیچ تاثیری بر روی طیف نشری نداشت اما پایداری حرارتی برای جهش یافته های t346g و t346v در دمای 30 درجه سانتی گراد افزایش یافته بود. فعالیت ویژه به میزان تقریباً زیادی برای همه ی جهش یافته ها کاهش نشان می دهد.