وبلاگ

فارسی

در این پژوهش حرکت پروتئین در حضور گرافن به روش دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. سیستم شامل یک پروتئین و یک گرافن است که درون جعبه ای قرار گرفته اند. پتانسیل های مناسبی برای بر همکنش های بین مولکولی، از جمله پتانسیل ترسوف و میدان نیروی چارم استفاده شده است. در این تحقیق نشان داده شده است که پروتئین می تواند در روی سطح گرافن مقید شود. در این پایان نامه به بررسی انرژی بر هم کنشی واندروالسی بین پروتئین و گرافن پرداختیم و نشان دادیم که انرژی واندروالسی با کاهش فاصله پروتئین از گرافن کاهش می یابد که این می تواند دلیلی بر مقید شدن پروتئین به گرافن باشد. شعاع ژیراسیون پروتئین، آبدوستی و آبگریزی اسیدهای آمینه پروتئین، مساحتی که پروتئین بیشترین زمان را روی سطح گرافن می گذارد، از کمیت های دیگری است که به آنها پرداخته شده است. یافته هایی که به دست می آیند در حوزه پزشکی و زیست مولکولی می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

پیشگفتار

اخیراً برهمکنش گرافن عامل دار با چند نوع آنزیم مورد بررسی قرار گرفته است. عامل دار کردن گرافن موجب شد تا پایداری گرمایی و عملکرد آنزیم ها بهبود یابد. این یافته هم در صنعت و هم حوزه زیست مولکولی می تواند مورد استفاده قرار گیرد. یکی از حوزه های کاری در نانو زیست فناوری، طراحی و ساخت نانو مواد برای استفاده در زیست شناسی است. تاکنون گزارش های متعددی از اثر نانو مواد روی بافت ها، سلول ها و زیست مولکول ها منتشر شده است که مکانیسم این تاثیرات غالباً شناخته شده نیست. بنابراین لازم است تا برهمکنش میان نانو مواد و زیست مولکول ها مورد بررسی قرار گیرد. آنزیم ها نوعی از زیست مولکول ها هستند که واکنش های زیستی را مدیریت می کنند. آنچه اکنون مورد توجه پژوهشگران بوده است تنظیم فعالیت  و پایداری آنزیم ها است. درسال های اخیر تنظیم کننده های آنزیمی مختلفی از پروتئین ها گرفته تا پپتیدها و مولکول های آلی سنتزی کشف شده است که به نظر می رسد نانو مواد می توانند به عنوان جایگزینی برای این تنظیم کننده ها باشد.از طرف دیگر شبیه سازی دینامیک مولکولی سیستم های ابعاد کوچک که شامل مولکول های زیستی هستند، اهمیت زیادی در علم نانو،  بیوفیزیک و بیوشیمی دارند. در این پایان نامه سعی خواهیم کرد به بررسی دینامیک پروتئین آنتی میکروبیال(2OTQ) در مجاورت گرافن و آب با بهره گرفتن از شبیه­سازی دینامیک مولکولی (MD) بپردازیم این پروتئین در طول شبیه سازی اثرات جالبی از خود نشان می دهد.

تبیین مسئله

در این پایان نامه حرکت و دینامیک پروتئین در سطح گرافن را یکبار در محیط آبی و یکبار هم در محیط بدون آب  شبیه سازی کرده ایم. این مسئله با بهره گرفتن از دینامیک مولکولی شبیه سازی شده است. در اینجا سیستم شبیه سازی حاوی یک گرافن، یک پروتئین و مقداری آب است که در یک جعبه ی مکعبی شکل قرار دارند. بررسی ها در راستای محور z انجام شده است. پروتئین و گرافن را در داخل جعبه شبیه سازی قرار داده می شوند. سپس یکبار تعداد زیادی مولکول آب تقریبآ(14700) را در این جعبه قرار داده تا مولکول های پروتئین و گرافن در داخل آب قرار بگیرند. تعداد این مولکول های آب بستگی به ابعاد جعبه، گرافن و پروتئین دارد و بعد برهمکنش را بررسی می شود. بار دوم برهمکنش پروتئین و آب را در محیط بدون آب بررسی شده و بعد پتانسیل ها را تعریف می شود. بعد سیستم تحت تاثیر این پتانسیل ها و نیروهایی که وارد می شود شروع به حرکت می کند. در حین حرکت مولکول ها خواص ترمودینامیکی و هندسی مسئله را حساب کرده و بصورت خروجی دریافت می شود. نرم افزاری که این شبیه سازی را با آن انجام شده لمپس1[1] بوده و از کد  C++نیز استفاده شده است. پروتئینی که در این پایان نامه استفاده شده (2OTQ) می باشد. سایز این پروتئین کوچک و دارای طول شش رزیجو است. تعداد اتم های موجود در این پروتئین در حدود 143 اتم می باشد. این پروتئین دارای خاصیت ضد باکتری و ضدمیکروب است و معروف به آنتی میکروبیال می باشند. از میدان نیرویی(میدان نیروی چارم227) [2و3] که مخصوص پروتئین ها است نیز استفاده شده است. توضیحات کامل این میدان نیرو در فصل 4 آورده شده است [12و4و8] .