بررسی میانکنش پپتید ضد میکروبی سیکلوویولاسین o2 با غشا باکتری با روش شبیه سازی دینامیک مولکولی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار /دانشگاه الزهرا

2 دانشجوی کارشناسی ارشد، دانشکده ی علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران

3 دانشگاه پیام نور اراک

چکیده

چکیده
سیکلوتیدها پپتیدهای کوچک غنی از باندهای دی سولفید هستند که از گیاهان جدا شده اند و دارای طیف وسیعی از فعالیت های زیستی شامل فعالیت ضد میکروبی، ضد تومور، حشره کشی وAnti-HIV می باشند. با توجه به افزایش باکتری های مقاوم به دارو، جامعه ی جهانی در حال رویارویی با یک چالش جدی است و نیازی ضروری به ترکیبات جدید برای درمان بیماری ها احساس می شود. سیکلوتید ها به عنوان پپتیدهای کوچک، پتانسیل بالایی برای تبدیل شدن به ترکیبات دارویی نسل آینده را دارند.
در این پژوهش، با هدف بررسی اثر ضد میکروبی سیکلوتید جدا شده از بنفشه ی ایرانی به نام سیکلوویولاسین o2 ،این پپتید را به غشا مدل باکتری نزدیک کردیم و به مدت 200 نانو ثانیه شبیه سازی دینامیک مولکولی انجام شد. آنالیز ها نشان داد که سیکلوویولاسین o2 درکمتر از 20 نانو ثانیه جذب غشا شده و به نظر می رسد ایجاد پیوند هیدروژنی در جذب پپتید به غشا نقش موثری دارد. در طول زمان شبیه سازی پپتید بر سطح غشا مدل باقی مانده و به درون آن نفود نمی کند این در حالیست که حضور پپتید در سطح غشا باعث افزایش بی نظمی در زنجیره های هیدروکربنی می گردد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

The study of the interaction of antimicrobial peptide cycloviolacin o2 with bacterial membrane by molecular dynamic simulation

نویسندگان [English]

  • Mahboubeh Zarrabi 1
  • Elmira Naghdi 2

1 Assistant Professor / Al-Zahra University

2 Graduate Student, Faculty of Life Sciences, Alzahra University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Abstract
Cyclotides are small disulfide rich peptides isolated from plants. Cyclotides have a range of biological activities including anti-HIV, insecticidal, anti-tumor and anti-microbial. Because of the ever-increasing number of drug resistant bacteria, healthcare worldwide is facing a serious challenge and there is an urgent need for novel compounds to treat disease. Cyclotides have high potential to become the next generation of bio-active compounds.
In this study, to evaluate the antimicrobial effect of cyclotides isolated from the Iranian violet we put cycloviolacin O2 near the bacterial model membrane and molecular dynamics simulations were performed for 200 nanoseconds. analysis show that cycloviolacin O2 adsorbs onto the membrane and it seems that hydrogen bonds have an important role in peptide adsorption onto the membrane. Over the simulation times, peptide remaining on the membrane surface and doesn't Penetrate into it, While the presence of peptide in the membrane surface increases irregularity of hydrocarbon chains.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cyclotide
  • Antimicrobial peptide
  • Molecular dynamic simulation
جلیلــی، س (1386)شــبیه ســازی هــای یارانــه ای ( دینامیــک مولکولــی و مونــت کارلــو )، انتشــارات
دانشــگاه خواجــه نصیرالدیــن طوســی ، تهــران، صفحــه 120-100
روشــن، ا (1391)شناســایی ژن ســیکلوتید در یکــی از گونــه هــای بنفشــه در ایــران و آنالیــز

بیوانفورماتیکــی توالــی ژن و پروتئیــن آن، دکتــری، الزهــرا، تهــران

Burman, R., Stromstedt, A., Malmsten,M. and Goransson,U,.(2011) Cyclotide-membrane interaction : Defining factors of membrane binding,depletion and disruption, Biochimica et Biophysica Acta.1808: 2665-2673.

Colgrave, M.L., and Craik, D.J. (2004) Thermal, chemical and enzymatic stability of

the cyclotide kalata B1: the importance of the cyclic cystine knot. Biochemistry 43: 5965-5975.

Craik, D.J., Daly, N.L., Bond, T., and Waine, C. (1999) Plant cyclotides: A unique family

of cyclic and knotted proteins that defines the cyclic cystine knot structural

motif. Molecular Biology. 294(5): 1327-36

Gran, L. (1973a) Oxytocic principles of Oldenlandia affinis. Lloydia 36: 174-178.

Jianguo Lia, Shouping Liua, Rajamani Lakshminarayanana, Yang Baia, Konstantin

Pervushin, Chandra Vermaa, Roger W. Beuermana. (2013) Molecular simulations suggest how a branched antimicrobial peptide perturbs a bacterial

membrane and enhances permeability, Biochimica et Biophysica Acta (BBA)

– Biomembranes 1828:1112-1121.

Pranting, M., Loov, C., Burman, R., Goransson, U., and I. Andersson, D. (2010) The cyclotide cycloviolacin O2 from Viola odorata has potent bactericidal activity
against Gram-negative bacteria,Journal of Antimicrobial Chemotherapy 65:
1964–1971
Saether, O., Craik, D.J., Campbell, I.D., Sletten, K., Juul, J., and Norman, D.G. (1995).
Elucidation of the primary and three-dimensional structure of the uterotonic
polypeptide kalata B1. Biochemistry 34(13): 4147-4158
Tieleman, D., Forrest, L., Sansom, M., Berendsen, H., (1998). Lipid properties and the
orientation of aromatic residues in OmpF, influenza M2, and alamethicin systems: molecular dynamics simulations. Biochemistry 1998 37(50): 17554-61.