fas Shahroud University of Medical Sciences مجله دانش و تندرستي در علوم پایه پزشکی 1735-577X 2345-3753 2024-03-04 21 31 10.22100/jkh.v18i4.2790 2279 علیرضا ذاکری 0 https://orcid.org/0000-0002-5718-6999 مریم یعقوبی 0 سعید خلیلی 0 https://orcid.org/0000-0003-0493-9595 زهرا السادات هاشمی 1 https://orcid.org/0000-0001-6353-987X نوید پورزردشت 2 https://orcid.org/0000-0001-7855-0967 - گروه علوم زیستی- دانشکده مهندسی مواد و علوم میان رشته‌ای- دانشگاه تربیت دبیر شهید رجایی- تهران- ایران. - دپارتمان توسعه فناوری درمان‌های نوین- مرکز تحقیقات سرطان پستان- پژوهشکده معتمد- جهاد دانشگاهی تهران- تهران- ایران. - گروه بیوشیمی، دانشگاه علوم پزشکی گیلان، رشت، ایران. مقدمه: مقادير فراواني از رنگ‌‌‌ها از جمله رنگ‌‌‌های آزو با پیوند پایدار، از صنایع نساجی و محصولات مشتق شده از نفت به‌طور مستقيم وارد فاضلاب مي‌شوند و حذف آنها تنها با زیست پالایی قابل انجام است. در این پژوهش با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیکی در ساختار آنزیم آزوریداکتاز جهت بهبود عملکرد آن در تجزیه این رنگ‌‌‌ها از جمله رنگ قرمز متیل تغییراتی ایجاد شده است. مواد و روش‌‌‌ها: توالی اسید آمینه آنزیم آزوریدوکتاز از پایگاه داده‌ی UniProt به‌دست آمد. با استفاده از ابزارهای مد‌ل‌سازی ساختار سه بعدی پیشبینی و ایجاد شد و با استفاده از وب‌افزار Qmean بهترین مدل تعیین گردید. از آنجایی که توالی جایگاه فعال این آنزیم به جایگاه فعال مختص باکتری باسیلوس اسمیتی (Bacillus Smithii) نزدیک بود با استفاده از وب‌افزار PyRx، عمل داک سوبسترا (قرمز متیل) با مدل سه‌بعدی جایگاه فعال انجام و پس از تعیین بهترین حالت جفت شدگی آنزیم با سوبسترا، بررسی جهش‌زایی انجام شد. کاندیدهای جهش‌زایی در محل جایگاه فعال با روش هم ردیفی توالی مشخص شد و جهش‌ها پس از اعمال از جهت تغییر در انرژی اتصال و شبکه‌ی برهم‌کنشی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج: مدل ایجاد شده توسط Robetta برای توالی تحت شناسه‌ی Q9X4K2 به‌عنوان بهترین ساختار انتخاب شد. نتایج جهش‌زایی و بررسی انرژی و پلات جهش نشان داد، بهترین جهش تبدیل پرولین 132 به سرین بوده و موجب کاهش انرژی اتصال مقدار kcal/mol 9/6- به مقدار kcal/mol 4/7-می‌گردد. به علاوه با بررسی شبکه برهم‌کنشی در پروتئین جهش‌یافته یک پیوند هیدروژنی جدید ایجاد شده است. نتیجه‌گیری: انرژی اتصال پایین‌تر بین آنزیم و قرمز متیل به معنی تمایل بیشتر آنزیم به سوبسترا بوده و بنابراین منجر به بهبود عملکرد آنزیم در تجزیه رنگ‌‌‌های آزو خواهد بود. Introduction: Large quantities of dyes, including refractory azo dyes, are discharged directly into wastewater from the textile and petroleum industries and can be removed by bioremediation. In this study, bioinformatics tools were used to modify the structure of the enzyme azuridactase to improve its performance in degrading these dyes, including methyl red. Methods: The amino acid sequence of the azoridactase enzyme was obtained from the UniProt database. The three-dimensional structure of the enzyme was predicted using modeling tools, and the best model was determined using Qmean web software. Due to the close proximity of the active site of this enzyme to that of Bacillus Smithii, the substrate (methyl red) was docked to a three-dimensional model of the active site using the PyRx program. Potential mutations at the active site were identified through sequence alignment. The exerted mutations were examined regarding the changes in binding energy and the interaction network. Results: The structure generated by Robetta was chosen as the best model for the Q9X4K2 sequence. The mutagenesis results, in terms of binding energy and interaction plot, indicated that the optimal mutation involves changing proline 132 to serine. This mutation reduces the binding energy between methyl red and azoridactase from -6.9 kcal/mol to -7.4 kcal/mol. Furthermore, an examination of the interaction network in the mutant protein revealed the formation of a new hydrogen bond. Conclusion: The reduced binding energy between the enzyme and methyl red suggests that the enzyme is more favorably positioned towards the substrate, thereby enhancing the enzyme's efficacy in degrading azo dyes. https://knh.shmu.ac.ir/index.php/site/article/view/2790