باز طراحی محاسباتی آنتیبادینمای دارپین 3g دما پایدار برای تسهیل مدیریت تولید، نگهداری و تجویز

مقدمه: پروتئین‌های تکرار آنکرینی طراحی شده (دارپین‌ها) پروتئین‌های داربست غیرایمونوگلوبولینی نسبتاً کوچک و با تمایل بالا نسبت به اهداف اختصاصی خود هستند. دارپین g3 یک نوع دارپین طراحی شده برای اتصال به پروتئین گیرنده تیروزین کیناز her2 (گیرنده 2 فاکتور رشد اپیدرمی انسان) است.اهداف:در این مطالعه، با استفاده از آنالیزهای in silico و ایجاد تغییرات آمینواسیدی در توالی تکرارهای سرپوش‌دار انتهای آمینی و کربوکسیلی دارپین g3، نسخه‌های دما پایدار از این پروتئین دارویی طراحی و تغییرات ساختاری و پایداری دینامیکی آنها در مقایسه با نسخه اصلی دارپین g3 با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیکی بررسی شد.مواد و روش ها: ساختار اولیه و ثانویه دارپین‌های g3 باز طراحی شده به روش محاسباتی و با استفاده از ابزارهای بیوانفورماتیکی بررسی و ویژگی‌های اساسی آنها پیش‌بینی شد. مدل سه‌بعدی پروتئین‌های باز طراحی شده توسط robetta ایجاد و شبیه‌سازی دینامیک مولکولی توسط گرومکس برای 50 نانوثانیه انجام شد. داکینگ مولکولی بین پروتئین‌های باز طراحی شده و دمین خارج سلولی گیرنده her2 توسط سرور zdock انجام و برهمکنش‌های آمینواسیدی توسط ligplot بررسی شد.یافته‌ها:نتایج شبیه‌سازی دینامیک مولکولی برای ساختارهای حاصل نشان داد که دارپین‌های g3 باز طراحی شده دما پایدار در دمای 350 کلوین در مقایسه با نسخه اصلی دارپین g3 پایداری بالاتری دارند. نتایج داکینگ مولکولی تایید کننده اتصال دارپین‌های g3 دما پایدار به گیرنده her2 با انرژی اتصال قابل مقایسه با نسخه اصلی دارپین g3 بود. تغییرات آمینواسیدی در تکرارهای سرپوش‌دار انتهای آمینی و کربوکسیلی دارپین g3 منجر به افزایش 16 تا 35 درجه سانتیگرادی دمای ذوب این پروتئین و در نتیجه افزایش پایداری ترمودینامیکی آن در مقایسه با نسخه اصلی دارپین g3 می‌شود. :نتیجه‌گیری: طراحی و تولید پروتئین‌های دما پایدار، منجر به ماندگاری بلند مدت و پایداری این پروتئین‌ها در دماهای بالا شده و در نتیجه نیاز به نگهداری در زنجیره سرد با هزینه بالا برطرف و مدیریت تجویز و حمل و نقل این پروتئین‌ها تسهیل می‌شود.

computational redesign of thermostable darpin g3 antibody mimetic to facilitate production, storage, and administration management

introduction: designed ankyrin repeat proteins (darpins) are relatively small non-immunoglobulin scaffolds with high affinity for specific targets. g3 is a darpin designed to bind to the her2 (human epidermal growth factor receptor 2) tyrosine kinase receptor. this study aimed to evaluate the thermostability of darpin g3 using in silico analyses and amino acid substitutions in the sequences of its n- and c-capping repeats. bioinformatic tools were used to compare the structural changes and dynamic stability of the designed thermostable proteins with those of the original darpin g3.  materials and methods: computational analysis of the primary and secondary structures of the redesigned darpin g3 was conducted to predict certain properties. the 3d model of the redesigned proteins was created using the robetta server, and molecular dynamic simulations were conducted using gromacs for 50 ns. molecular docking between the redesigned proteins and the extracellular domain of the her2 receptor was conducted using the zdock server, and amino acid interactions were plotted using ligplot.  results: molecular dynamic simulations of the structures revealed that the redesigned thermostable darpin g3 at 350 k was more stable than the original darpin g3. molecular docking confirmed the binding of the redesigned thermostable darpin g3 to the her2 receptor, with a binding energy comparable to that of the original darpin g3. the amino acid substitution in the capping repeats of darpin g3 resulted in an increase of 16–35 °c in the melting temperature of this protein, as well as an improvement in its dynamic stability when compared to the original darpin g3.  conclusion: the design and production of thermostable proteins enhance their durability and stability at high temperatures, thereby addressing the need for costly cold storage and simplifying the administration management and transportation of these proteins.