بررسی نحوه تاثیر جهش ها بر غیر فعال شدن آنزیم پیرازین آمیداز با شبیه سازی دینامیک مولکولی

پیرازین آمید یکی از مهم ترین داروها برای کنترل مایکوباکتریوم توبرکلوزیس، عامل بیماری سل، است. ژن pnca آنزیم پیرازین آمیداز مایکو باکتریوم توبرکلوزیس را رمزدهی می نماید. این آنزیم مسئول تبدیل داروی پیرازین آمید به شکل فعالش یعنی پیرازینوئیک اسید است. علیرغم نقش این دارو در کوتاه سازی دوره ی درمان از نه ماه به شش ماه، ظهور سویه های مقاوم به پیرازین آمید مشکل مهم سلامت جهانی است. در این مطالعه دو ژن پیرازین آمیدازجهش یافته(d63g/w119cو t160p)از سویه های مقاوم پیرازین آمیدی و نیز پیرازین آمیداز نوع وحشی از سویه ی مرجع h37rvهمسانه سازی، بیان، تعیین توالی شده و تعیین فعالیت شدند. با استفاده از همولوژی مدل سازی و جایگزینی آمینواسیدی، ساختار پیرازین آمیدازهامورد مطالعه قرار گرفت. نتایج نشان داد که دوجهش یافته یt160p وd63g/w119cفعالیت پیرازین آمیدازی خود را به طور کامل از دست داده اند. نتایج محاسباتی نیز تایید کرد که فقدان فعالیت این آنزیم ها عمدتا به دلیل تاثیر موضعی جهش های ایجاد شده در ساختار دوم (در اکثر موارد ساختار های آلفا هلیکس) اطراف محل جهش ها است که موجب تغییر ساختاری شده است. این تغییراحتمالا موجب تغییر ساختار سه بعدی جایگاه فعال در مورد جهش یافته d63g/w119c وکاهش ابعاد دهانه ی پاکت اتصال در جهش یافته t160p شده است.

The Study of mutations effect on the inactivation of pyrazinamidase by molecular dynamics simulations

Pyrazinamide is one of the most important drugs in the treatment of latent tuberculosis infection. PncA gene encodes Pyrazinamidase (PZase) enzyme of Mycobacterium tuberculosis that is responsible for conversion of Pyrazinamide (PZA) to Pyrazinoic acid (active form). In spite of the role of this drug in shortening of the treatment period from 9 months to 6, the emergence of strains resistant to PZA represents an important public health problem. Pyrazinamidase mutations are associated to PZA – resistant phenotype. However, the relationship between mutations and structural changes that inactive the enzyme, has not been known very well. In this study, the PZase gene from the H37Rv strain (wild type) and two resistant strain of Mycobacterium tuberculosises to PZA were cloned, expressed and their activity were investigated by the method based on Wayne test. The structures of wild type enzyme and mutants (D63G/W119C and T160P) were modeled using homology modeling and single amino acid replacement, then structural parameters were calculated. Enzyme activity determination results revealed that the mutants lose their activity, completely. Computational results also confirmed that mutations affect the secondary structure of the enzyme and induce structural changes. These changes can alter the structure of the enzyme active site in D63G/W119C or shorten opening of the substrate binding site in T160P.