همسانه‌سازی مولکولی ژن رمزگردان فاکتور رشد فیبروبلاستی بازی انسانی (hbFgf) و بررسی ویژگی‌های فیزیکو- شیمیایی پروتئین hbFGF در شرایط in silico

نویسندگان

1 گروه مهندسی بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 گروه مهندسی بیوتکنولوژی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

doi
10.22103/jab.2024.21823.1491
چکیده

هدف: هدف از این پژوهش، همسانه‌سازی ژن bFgf انسانی (hbFgf) درون ناقل بیانی pCAMBIA1304 جهت بیان پروتئین نوترکیب bFGF در میزبان‌های گیاهی بود. مواد و روش‌ها: توالی ORF رمزگردان ژن hbFgf درون ناقل بیانی pCAMBIA1304 درج و درون باکتری Escherichia coli سویه DH5α همسانه‌سازی شد. ناقل بیانی نوترکیب pCAMBIA-hbFGF سپس به درون سلول‌های مستعد Agrobacterium tumefaciens (EHA105، GV3101 و LBA4404) منتقل شد. نتایج: ژن hbFgf به طول bp 468، پروتئینی با 155 اسیدآمینه را رمز می‌کند که دارای وزن مولکولی و نقطه ایزوالکتریک به ترتیب برابر با kDa 25/17 و 58/9 است. شاخص‌های ناپایداری، آلیفاتیک و آب‌گریزی پروتئین hbFGF به ترتیب حدوداً 60/36، 00/68 و 511/0- محاسبه شد که نشان‌دهنده پایداری بالا و وضعیت آب‌دوستی آن است. به علاوه، بررسی‌ها با استفاده از برنامه‌های ProtScale و TMHMM تأیید کرد که پروتئین hbFGF آب‌دوست بوده و فاقد هر گونه دامنه‌های ترنس‌ممبران است. همچنین، برنامه MotifScan یک دامنه ویژه خانواده فاکتور رشد فیبروبلاستی (FGF) را در توالی اسیدآمینه‌ای hbFGF شناسایی کرد و در حالی که جایگاه بالقوه جهت N-گلیکوزیلاسیون در توالی اسیدآمینه‌ای hbFGF شناسایی نشد. حداقل انرژی آزاد محاسبه شده ساختار دوم توالی mRNA با استفاده از نرم‌افزار RNAfold برابر kcal/mol 90/136- محاسبه شد که نشان‌دهنده پایداری نسبتاً بالای ساختار دوم توالی mRNA با سطح آنتروپی پایین است. علاوه بر این، شبیه‌سازی ساختار سه‌بعدی پروتئین hbFGF نشان داد که پروتئین hbFGF شامل 10 صفحه β غیرموازی است که در یک ساختار هرمی سازماندهی شده است. رسم نمودار راماچاندران نیز نشان داد که پروتئین hbFGF عمدتاً از صفحات β غیرموازی تشکیل شده است. حدود %3/86 از اسیدهای آمینه در ساختارهای منظم شامل صفحات β غیرموازی سازمان‌دهی شده و تنها دو اسیدآمینه Thr8 و Gly24 با زوایای φ و ψ غیرمعمول در پیکربندی پروتئین hbFGF شناسایی شدند. بررسی میزان شباهت hbFGF با سایر توالی‌های bFGF، درجه بالایی از شباهت را با Pan troglodytes، Pongo abelii و Camelus dromedaries به ترتیب با %100، %100 و %71/98 شباهت نشان داد. نتیجه‌گیری: پروتئین bFGF یک پروتئین پایدار و فاقد جایگاه بالقوه N-گلیکوزیلاسیون است که ممکن است به شکل نوترکیب درون سیستم‌های بیانی گیاهی در سطح تجاری تولید شود.