مهندسی آنزیم دی هیدروکسی بی فنیل دی اکسیژناز با هدف بهبود عملکرد آن در حذف آلودگی PCBs: یک مطالعه داکینگ مولکولی

 آلاینده های صنعتی  پلی کلرو بی فنیل ها (PCB)، جزء مهم ترین آلاینده هایی محیط زیست هستند که حذف آن ها اهمیت فراوانی دارد. تخریب  PCBs به روش زیستی توسط آنزیم های متعدد و طی فرآیندی چند مرحله ای، صورت می گیرد. یکی از این آنزیم ها DHBD (2و3دی هیدروکسی بی فنیل 1و2 دی اکسیژناز) نام داشته و توسط ژن BphC رمزدهی می شود. تقویت عملکرد آنزیم و کاهش میل اتصال آنزیم به مهارکننده (ترت بوتانول) موجب بهبود عملکرد آنزیم و افزایش کارایی آن خواهد شد. این تحقیق،  با هدف تقویت آنزیم و تضعیف اثر مهارکننده از طریق جهش در آمینواسیدهای سایت فعال، در فضای بیو انفورماتیک انجام شده است.

توالی اسیدآمینه ای آنزیم از  پایگاه داده UniPprot دریافت و به منظور بررسی توالی های مشابه با روش BLAST-PSI، توالی های مشابه از گونه های نزدیک تا دور پروتئین مورد جست وجو قرار گرفت. با انجام هم ردیفی چندگانه توالی های حاصل از BLAST-PSI ، 250 توالی منطبق گردید. نتایج هم ردیفی در آمینواسیدهای جایگاه فعال، نشان داد برخی جایگاه ها دارای اسیدآمینه متغیر بوده و به عنوان کاندید جهش زایی استفاده گردید. موقعیت مهارکننده  T-Butanol با استفاده از نرم افزارDISCOVERY شبیه سازی شد.
 

با داکینگ مولکولی با نرم افزار PYRX بین آنزیم وحشی و ماده اولیه انرژی اتصال 6/2- کیلوکالری برمول و برای کاندیدهای جهش ها حاصل از هم ترازی، فنیل آلانین201 به ترئونین (6/9- کیلوکالری برمول) و ترئونین 280 به سرین (6/8- کیلوکالری برمول) محاسبه شد.

انرژی اتصال منفی تر، نشان از پایداری بیشتر این برهم کنش در آنزیم جهش یافته دارد. در نتیجه این جهش ها توان ارتقا قدرت عملکرد آنزیمی را خواهند داشت. شبیه سازی موقعیت مهارکننده و ماده اولیه در آنزیم،  نشان داد که احتمالا فاصله مهارکننده از سایت فعال و ماده اولیه در صورتی مطلوب است که، برهم کنش مهارکننده بر روی آمینواسیدهای جایگاه فعال کاهش یافته و در نتیجه پایداری اتصال ماده اولیه بی فنیل با آنزیم افزایش یابد. کاهش قدرت مهارکننده باعث افزایش قدرت کاتالیتیکی آنزیم در تخریب PCBs خواهد شد.