بررسی اثر دنباله هیستیدینی بر دینامیک مولکولی پروتئین tgf-β

فاکتور رشد تغییرشکل‌دهنده بتا (tgf-β) پروتئین‌های دایمر پیام‌رسان هستند. ایزوفرم‌های tgf-β (tgf-β1 و β2 و β3) در بسیاری از روندهای سلولی از جمله مهار رشد، بازآرایی بستر خارج سلولی، گسترش بافتی، مهاجرت سلولی، تهاجم و تنظیم ایمنی نقش دارند. برای اهداف تحقیقاتی، tgf-βها با استفاده از سلول‌های یوکاریوتی دستکاری‌شده و یا سیستم‌های بیانی باکتریایی تولید می‌شوند. برای دست‌یابی به تخلیص کارآمد tgf-β با کروماتوگرافی تمایلی فلزی، سازه‌هایی با دنباله هیستیدینی متصل به دو انتهای آمینی (n-tgfβ) و کربوکسیلی (c-tgfβ) این پروتئین مدل‌سازی شد و با کمک ابزارهای محاسباتی اثر his-tag بر ساختار tgf-β بررسی گردید. ساختار سه بعدی پروتئین‌ها با استفاده از نرم‌افزار مدلر ساخته شد و دینامیک مولکولی پروتئین‌های مدل شده و tgf-β طبیعی در آب توسط پکیج گرومکس شبیه‌سازی شد. شبیه‌سازی دینامیک این پروتئین‌ها نشان داد زمانی که دنباله هیستیدینی به انتهای کربوکسیلی متصل می‌شود موجب افزایش جنبش اسیدآمینه‌های tgf-β می‌گردد و بر روی ساختار پروتئین نیز تاثیر می‌گذارد. این در حالی است که افزودن his-tag به انتهای آمینی چنین نتایجی را به همراه ندارد. به صورت خلاصه افزودن دنباله به انتهای کربوکسیلی ممکن است منجر به بهم‌ریختگی در ساختار، به خصوص در انتهای کربوکسیلی و حتی از دست رفتن تاخوردگی مناسب tgf-β شود.

histidine-tagging effect on tgf-β molecular dynamics

transforming growth factor beta (tgf-β), is a small homodimeric signaling protein. the tgf-β isoforms (tgfβ1, β2 and β3) are involved in many cellular processes including growth inhibition, extracellular matrix remodeling, tissue development, cell migration, invasion and immune regulation. for research aims, tgfβs are overexpressed using recombinant eukaryotic cell or bacterial expression systems. for achieving an efficient purification of tgf-β by immobilized metal ion affinity chromatography (imac), a histidine tag was placed either at the c-terminal (c-tgfβ) or n-terminal (n-tgfβ) region of the sequence and the effect of his-tag on tgf-β structure has been studied by computational tools. proteins 3d structures were modeled using modeller software and molecular dynamics simulation of native tgf-β and modelled proteins, n-tgfβ and c-tgfβ were studied in water by gromacs package. protein dynamics modeling indicated that the his-tag attached at the c-terminus but not at the n-terminus of the tgf-β can affect the fluctuations of amino acids and protein structure. it is concluded that the c-terminal tagging may cause distortion and misfolding in the structure.