بررسی بیومکانیکی غشای باکتری بیوفیلمی و بررسی اثر پپتید ضدبیوفیلم بر مشخصه‌های مولکولی و بیومکانیکی غشا: مطالعه دینامیک مولکولی

نویسندگان

1 گروه بیوتکنولوژی .دانشکده علوم زیستی،دانشگاه الزهرا

2 ایران، تهران، دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی، دانشکده مهندسی مکانیک

3 ایران، تهران، دانشگاه الزهرا، دانشکده علوم زیستی، گروه میکروبیولوژی

4 گروه بیوتکنولوژی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه الزهرا، تهران، ایران

doi
چکیده

بیوفیلم ها، توده‌های باکتریایی پیچیده که توسط یک ماتریکس خارج سلولی احاطه شده اند. باکتری ها در بیوفیلم، افزایش مقاومت 1000 برابری در برابر آنتی بیوتیک‌های متداول، نشان می دهند. این مطالعه به بررسی استراتژی‌های جدید شامل پپتیدهای ضد میکروبی به عنوان جایگزینی برای آنتی‌بیوتیک‌های معمولی می‌پردازد. دو رویکرد برای اثرات ضد بیوفیلم پپتیدها بررسی شده است: مهار سیگنال ppGpp، که در توسعه و ماندگاری بیوفیلم بسیار مهم است، و اختلال در ساختار غشای سلولی هدف. دو لایه‌های لیپیدی برای حالت بیوفیلمی با محتوای لیپیدی نزدیک به واقعیت براساس نتایج تجربی و دولایه‌ی لیپیدی مدل (POPE:POPG 2:1) آماده‌سازی شده و با شبیه‌سازی دینامیک مولکولی تمام اتمی، مشخصه‌های بیومکانیکی و مولکولی دولایه‌های لیپیدی محاسبه و تحلیل گردیدند. پارامترهای مساحت به ازای هر لیپید، ضخامت، نظم، انحنا، پروفایل‌های چگالی الکترون و جرم، تابع توزیع شعاعی، تراکم‌پذیری، ماژول خمشی و درهم-تنیدگی محاسبه گردید. رفتار پپتید GL13K در حضور دو لایه‌های لیپیدی مدل و بیوفیلم، با تمرکز بر ویژگی‌های ساختاری، انرژی‌های متقابل و سطح قابل دسترس بررسی شد. لیپیدهای با رنجیره جانبی غیر اشباع-حلقوی منجر به کاهش ضخامت و انتشار جانبی، افزایش درهم تنیدگی و تراکم‌پذیری، ماژول خمش و مساحت به ازای هر لیپید، در مقایسه با دولایه‌ی مدل گردید. در هر دو حالت حضور پپتید باعث افزایش بی‌نظمی غشایی شده است. جهت‌گیری پپتید و میزان و نوع نزدیکی آن، به دولایه‌ی بیوفیلمی و مدل متفاوت بود. سطح در دسترس بالاتر پپتید در میانکنش با دولایه‌ی مدل در مقایسه با حالت بیوفیلمی مشاهده گردید.