بخشی از مقاله
چکیده
نشانگان تنفسی خاورمیانه یا مرس، در اثر ویروسی از خانواده کروناویریده به اسم CoV-MERS ایجاد میشود. دارویی جهت درمان این بیماری وجود ندارد هرچند برخی تحقیقات جهت درمان این بیماری به نتایج ارزشمندی رسیدهاند. هدف از این تحقیق مطالعه برهمکنش داروهای دارای مجوز سازمان دارو و غذای آمریکا روی آنزیم پروتئیناز مرس میباشد. در این مطالعه ساختار آنزیم پروتئاز مرس و داروهای داروناویر و آمپریناویر را از سایت pdb دریافت کرده و اثر این داروها برای درمان مرس مورد بررسی قرار گرفتهاست. نتایج بدست آمده نشاندهندهی تأثیر مثبت این داروها جهت درمان بیماری مرس میباشد.
.1 مقدمه
نشانگان تنفسی خاورمیانه یا مرس، یک بیماری ویروسی است که نخستین بار در سال 2012 در عربستان سعودی توسط زکی و همکاران گزارش شد.[1] یازده سال قبل جهان مبتلا به نشانگان شدید تنفسی یا سارس که منشأ شیوع آن در ایالت چین جنوبی از گواندونگ به هنگ کنگ بود وتقریباً 30 کشور را تحت تأثیر خود قرار داد که شیوع آن در کشورهای ویتنام، سنگاپور،تایوان و کانادا بیشتر بود. همچنین ویروس از هنگ کنگ به بیجینگ انتقالیافت، جایی که بیشتر از 3000 مورد سارس ثبتشد. تقریباً 8000 مورد در کل جهان ثبت شده است و 10٪ نجاتیافتند.[2] متوسط سن بیماران 49 سال گزارش شده است.
بیماری مرس در اثر ویروسی از خانواده کروناویریده به اسم CoV-MERS ایجاد میشود. حدود یک سوم از مبتلایان به مرس جان میبازند.[3,4] در سپتامبر 2012، یک ویروس کرونا جدید انسانی به نام کرونا ویروس نشانگان تنفسی خاورمیانه - - MERS کشف شد.[5] این ویروس در عربستان سعودی ظاهر شد و در کشورهای همجوار که مردم آنها مسافرتهای خاورمیانهای داشتند، دیده شد. برخی ویروسهای کرونا به عنوان ویروسهای کرونای انسانی در جهان شناسایی شدهاند و علائم خفیف در بسیاری از افراد دارند[6] اگر چه در برخی از افراد علائم شدیدتر دارند.
شی و همکاران، 11 پپتید قابل برش برای پروتئاز اصلی سارس - MPRO - طراحی کردند. سپس انرژی آزاد داکینگ برای یازده پپتید محاسبه شد. پپتید با کمترین انرژی آزاد داکینگ به عنوان یک الگو برای ایجاد تغییرات شیمیایی مورد استفاده قرار گرفت. اکتا پپتید AVLQSGER با تحقیقات chou و همکارانش بدست آمده است. نتایج نشان میدهد که اکتاپپتید AVLQSGER همانندسازی سارس را متوقف میکند و همچنین خاصیت سمیاش مشاهده شده بود.
در این مقاله به منظور درمان بیماری مرس مهارکنندههایی برای آنزیم پروتئاز ویروس کرونا در نظر گرفته میشود که در درمان بیماری ایدز مؤثر بودهاند، در واقع همان مهارکنندههای پروتئاز ویروس ایدز میباشند که با بررسی پروتئاز ویروس ایدز و پروتئاز ویروس کرونا-مرس و با بررسی نتایج شبیهسازی امکان استفاده از این مهارکنندهها را بررسی میشود. نتایج حاصل از این تحقیق میتواند در شناخت هرچه بیشتر مکانیزم عمل آنزم پروتئاز کرونا ویروس و نیز استخراج نتایج مفید جهت طراحی داروهای مؤثرتر و در نتیجه درمان بیماری مرس مفید باشند.
.2روش کار
گرومکس - GROMACS - یک مجموعه ی نرم افزاری، جهت انجام شبیهسازیهای دینامیک مولکولی در این مقاله مورد استفاده قرار گرفته است. در شبیهسازی با گرومکس ابتدا یک فایل - - PDB که بیانگر موقعیت اولیهی اتمهای مولکول مورد نظر است فراهم کرده - از PDB دانلود میکنیم، سپس با استفاده از دستوراتی در گرومکس میتوان مولکول مورنظر را در صورت نیاز در حلال دلخواه خود حل نموده و یا حتی یونهایی را نیز به آن اضافه یا از آن کم کرد پس از طی این مراحل اولیه میتوان با انتخاب پارامتر مورد نظر کار شبیهسازی را به انجام رسانده و آنالیزهای مورد نیاز از بابت نوع توزیع یونها در محلول و نوع رفتار هر یک از یونها، شعاع میانگین، انرژی و سایر پارامترهای فیزیکی مورد نیاز را بهدست آورد.
پس از ایجاد ساختار اولیهی سیستم مورد نظر و انتخاب شرایط شبیهسازی و میدان نیرو، که قلب هر شبیهسازی دینامیک مولکولی میباشد، سیستم به سطح حداقلی از انرژی رسانده میشود و بعد از مرحلهی تعادل رسانی، از سیستم مورد نظر نمونهبرداری میشود. در نهایت فایل مسیر - - trajectory حاصل میشود. عمده ی پارامترها از تجزیه و تحلیل فایل مسیر به دست میآیند. شبیهسازیها در گرومکس در ابعاد بسیار کوچک نانومتر و برای بازههای زمانی بسیار کوتاه پیکوثانیه میباشد.
مرحلهی اول - اصلاح فایل PDB آنزیم پروتئیناز با نرم افزار SPDBV مرحلهی دوم - برهمکنش فایل اصلاح شده آنزیم باداروها مرحلهی سوم - تبدیل فایل PDB حاصل به فایل خوانا برای گرومکس مرحلهی چهارم - ایجاد یک جعبه جهت قراردادن پروتئین در آن مرحلهی پنجم - انتخاب حلال مورد نظر برای حلال پوشی پروتئین مرحلهی ششم - خنثی نمودن سیستم از لحاظ بارالکتریکی مرحلهی هفتم - به حداقل رساندن انرژی سیستم و بهینه کردن هندسهی مولکولهای شبیهسازی شده مرحلهی هشتم - آنالیز نتایج با استفاده از دستورات آنالیز نرم افزار گرومکس مرحلهی نهم - انتقال فایلهای خروجی مرحله قبل به نرم افزار اکسل
.3شبیهسازی:
در این پروژه آنزیم پروتئیناز مرس را از سایت PDB دریافت کرده و پس از اصلاحات لازم با نرمافزار SPDBV این آنزیم را با داروهای داروناویر و آمپریناویر با برنامه HEX بر همکنش داده و فایل ترکیب شدهی آنزیم با داروها را به فرمت خوانا برای گرومکس تبدیل کرده، سپس شبیهسازی انجام شد و پس از بررسی پارامترهای مد نظر نتایج زیر حاصل شد.
.4تغییرات RMSD
تغییرات RMSD پروتئین با مهارکنندهها را در طول شبیهسازی بررسی شده است. RMSD معیار خوبی برای ارزیابی خوب بودن شبیهسازی برای یک سیستم میباشد. در یک شبیهسازی خوب باید مقدار RMSD در انتهای شبیهسازی نسبت به مقدار آن در شروع شبیهسازی افزایش قابل ملاحظهای نشان دهد. به عبارت دیگر اگر نمودار تغییرات RMSD با زمان را رسم کنیم، نمودار حاصل باید صعودی باشد.
الف - تغییرات RMSD ستون فقرات پروتئیناز مرس و ستون فقرات مهارکنندهها
شکل:1 تغییرات RMSD ستون فقرات پروتئیناز مرس و ستون فقرات مهارکنندهها
شکل1، تغییرات RMSD را برای ستون فقرات آنزیم پروتئیناز مرس و مهارکنندههای DUN ،ARN و پروتئین فاقد دارو یا مهارکننده در طول شبیهسازی نشان میدهد. این نمودار در ابتدا حالت افزایشی دارد و بعد به حالت تعادلی میرسد.
