ridm@nrct.go.th   ระบบคลังข้อมูลงานวิจัยไทย   รายการโปรดที่คุณเลือกไว้

แบบจำลองโครงสร้างสามมิติและกลไกการเลือกผ่านไอออนของรูรั่วระดับนาโนของโปรตีน Cry4Ba จากแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis

หน่วยงาน สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย

รายละเอียด

ชื่อเรื่อง : แบบจำลองโครงสร้างสามมิติและกลไกการเลือกผ่านไอออนของรูรั่วระดับนาโนของโปรตีน Cry4Ba จากแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis
นักวิจัย : เฉลิมพล กาญจนวรินทร์
คำค้น : continuum solvent model , Cry toxin , Cry4Aa toxin , Cry4Ba toxin , molecular dynamics , Mosquito-larvicidal proteins , poreforming proteins , Trimeric structure
หน่วยงาน : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย
ผู้ร่วมงาน : -
ปีพิมพ์ : 2553
อ้างอิง : http://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=MRG5180355 , http://research.trf.or.th/node/3187
ที่มา : -
ความเชี่ยวชาญ : -
ความสัมพันธ์ : -
ขอบเขตของเนื้อหา : -
บทคัดย่อ/คำอธิบาย :

Cry4Aaเป็นโปรตีนสารพิษที่ฆ่าเฉพาะลูกน้ำยุงมันถูกสร้างขึ้นโดยแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis สปีชีส์ย่อย israelensis เราคิดว่ามันทำให้เกิดรูรั่วในเซลล์กระเพาะของลูกน้ำยุงซึ่งส่งผลให้เยื่อหุ้มเซลล์เกิดการรั่วและทำให้เซลล์นั้นตาย สารพิษ Cry4Aa และ Cry ชนิดอื่นๆได้ถูกใช้เป็นยาฆ่าแมลงที่มีประสิทธิภาพและปลอดภัยเพื่อ ใช้ในการควบคุมยุงที่เป็นพาหะของโรคชนิดต่างๆ เช่น ยุงลาย, ยุงก้นปล่อง และยุงรำคาญ อย่างไรก็ตามเรายังไม่เข้าใจว่าสารพิษ Cry นั้นฆ่าลูกน้ำยุงได้อย่างไรในระดับโมเลกุล เมื่อเร็วๆนี้ภาพถ่ายด้วยเทคนิค electron crystallography ของสารพิษ Cry4Ba (ซึ่งคล้ายกับสารพิษ Cry4Aa อย่างมาก) ได้แสดงให้เห็นว่าโปรตีนชนิดนี้มีการรวมกันเป็น trimerได้ในสารละลายและในไขมันแบบชั้นเดียว นอกจากนั้น โครงสร้างของ unit cell ที่ได้จาก X-ray crystallography ของสารพิษ Cry4Ba ยังแสดงให้เห็นว่ามันมีลักษณะเป็น trimer ได้เช่นกัน ในงานวิจัยนี้ เราได้สร้างแบบจำลองโครงสร้างระดับอะตอมของ Cry4Aa trimer โดยใช้โครงสร้างที่ไม่สมบูรณ์ของ Cry4Ba trimer ที่ได้จาก X-ray crystallography เป็นโครงแบบ และใช้วิธี molecular dynamics (MD) และวิธีผสมระหว่าง molecular mechanics กับ Poisson-Boltzmann and surface area (MM-PBSA) เพื่อแสดงให้เห็นว่าโครงสร้างแบบ trimer ของ Cry4Aa ที่ได้นั้นมีเสถียรภาพในสารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์ที่มีความเข้มข้น 150 mM ในระดับเวลา 10 ns ผลลัพธ์ที่ได้แสดงให้เห็นว่าโปรตีนสารพิษ Cry4Aa ใช้กรดอะมิโนที่มีขั้วบนเกลียวแอลฟา 3, 4 และ 6 ในการรวมกันเป็น trimer และยังแนะว่าโปรตีนนี้นั้นรวมกันเป็น trimer เพื่อลดอันตรกิริยาแบบไม่มีขั้วระหว่างมันกับน้ำที่อยู่รอบๆ จากข้อมูลโครงสร้างแบบ trimer นี้เราได้เสนอวิธีการทำให้เกิดรูรั่วของสารพิษ Cry ว่าอาจจะมีการหมุนของคู่เกลียวแอลฟา 4 และ 5 ในขณะที่มันถูกปักลงไปในเยื่อหุ้มเซลล์ โดยกระบวนการนี้อาจมีน้ำและไอออนเป็นตัวช่วย Cry4Aa toxin is one of the highly specific mosquito-larvicidal proteins produced by the bacterium Bacillus thuringiensis subspecies israelensis. It is thought to form pores in the larval midgut membrane that cause membrane leakage and subsequent insect death. Therefore, Cry4Aa and other Cry toxins have been used as efficient and safe bacterial insecticides to control the disease-carrying mosquitoes such as Aedes, Anopheles, and Culex. However, we still do not clearly understand how Cry toxins kill mosquito-larvae at molecular details. Recent electron crystallographic images of Cry4Ba toxin, another toxin closely related to Cry4Aa toxin, have suggested that the protein forms trimer in aqueous solution and in lipid monolayer. Moreover, the unit cell of X-ray crystal structure of Cry4Ba toxin has been shown to be trimeric. In this study, we constructed the first full-atom structural model of Cry4Aa trimer using the trimeric unit cell structure of Cry4Ba toxin as a template and then used the methods of molecular dynamics (MD) and molecular mechanics combined with Poisson-Boltzmann and surface area (MM-PBSA) to show that the trimeric structure of Cry4Aa toxin is stable in 150 mM KCl solution on 10 ns timescale. The results reveal that Cry4Aa toxins use polar amino acid residues on α-helices 3, 4, and 6 to form trimer and suggest that the proteins form trimer to reduce their non-polar interactions with surrounding water. Based on the obtained trimeric structure of Cry4Aa toxins, we propose that pore formation of Cry toxins may involve a 90˚-hairpin rotation during the insertion of their three α4- α5 hairpins into the membrane. This process may be mediated by water and ions

บรรณานุกรม :
เฉลิมพล กาญจนวรินทร์ . (2553). แบบจำลองโครงสร้างสามมิติและกลไกการเลือกผ่านไอออนของรูรั่วระดับนาโนของโปรตีน Cry4Ba จากแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis.
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
เฉลิมพล กาญจนวรินทร์ . 2553. "แบบจำลองโครงสร้างสามมิติและกลไกการเลือกผ่านไอออนของรูรั่วระดับนาโนของโปรตีน Cry4Ba จากแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis".
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย.
เฉลิมพล กาญจนวรินทร์ . "แบบจำลองโครงสร้างสามมิติและกลไกการเลือกผ่านไอออนของรูรั่วระดับนาโนของโปรตีน Cry4Ba จากแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis."
    กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย, 2553. Print.
เฉลิมพล กาญจนวรินทร์ . แบบจำลองโครงสร้างสามมิติและกลไกการเลือกผ่านไอออนของรูรั่วระดับนาโนของโปรตีน Cry4Ba จากแบคทีเรีย Bacillus thuringiensis. กรุงเทพมหานคร : สำนักงานกองทุนสนับสนุนการวิจัย; 2553.