|
عنوان
|
بررسی فیلتراسیون آب به کمک نانوکانالهای پروتئینی نشانده شده در غشاهای زیستی به کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی
|
|
نوع پژوهش
|
پایان نامه های تقاضا محور و غیر تقاضا محور
|
|
کلیدواژه‌ها
|
شیرین سازی، نانوکانال پروتئینی، آکواپرین 1 انسانی، دینامیک مولکولی، عبورپذیری نفوذی و اسمزی، شبیه سازی تعادلی و غیرتعادلی
|
|
چکیده
|
تغییرات اقلیمی سال های اخیر، کشورهای بسیاری را ناگزیر به تامین آب شرب موردنیاز خود به کمک شیرین سازی آب شور کرده است. در میان روش های موجود، به نظر می رسد غشاهای زیستی حاوی نانوکانال های پروتئینی که خواص عبورپذیری بسیار مطلوبی از خود نشان داده اند، از پتانسیل بالایی برای جایگزینی روش های موجود که عموماً پرهزینه، انرژی بر و تهدیدکننده محیط زیست هستند، برخوردار باشند. در این پژوهش، به کمک شبیه سازی دینامیک مولکولی و مدل کردن نانوکانال تترامر آکواپرین1 انسانی (AQP1 ) در غشای فسفولیپیدی دولایه در محیط آب، مکانیسم عبور آب از غشای زیستی بررسی شده است. عبورپذیری نفوذی و اسمزی دو پارامتر بسیار مهم در عملکرد یک کانال در انتقال آب است که در پژوهش حاضر، برای اولین بار به بررسی پارامترهای مذکور تحت اثر اعمال کشش و یا فشار محیطی به پروتئین در چهار سیستم مختلف (سیستم1: در حال تعادل، سیستم2: اعمال فشار هیدروستاتیک 125 مگاپاسکال در دو سمت غشا، سیستم 3: اعمال فشار هیدروستاتیک 125 مگاپاسکال در دو سمت غشا همزمان با اعمال کشش محیطی متقارن به دیواره بیرونی پروتئین و سیستم 4: اعمال فشار هیدروستاتیک 125 مگاپاسکال در دو سمت غشا همزمان با اعمال فشار محیطی متقارن به دیواره بیرونی کانال پروتئینی) پرداخته شده است. در هر مرحله تغییرات قطر حفره ی کانال، پارامترهای عبورپذیری نفوذی و اسمزی، چگالی آب موجود در حفره، شعاع ژیراسیون پروتئین، تغییرات جابه جایی اسیدهای آمینه مختلف و میزان کار لازم برای عبور از کانال بررسی شده اند. نتایج به دست آمده نشان می دهند که بیشترین میزان عبورپذیری در حالت دوم -یعنی اعمال فشار هیدروستاتیک 125 مگاپاسکال در دو سمت غشا- اتفاق می-افتد. نکته حائز اهمیت این که اعمال نیروی خارجی کششی به دیواره کانال، علی رغم انتظار نه تنها باعث افزایش عبورپذیری این کانال نشده بلکه جریان مولکول های آب خروجی را کاهش می دهد. دلیل این امر را می توان تحرکات بیشتر اسیدهای آمینه دیواره داخلی کانال در اثر اعمال نیروی خارجی دانست که موجب کاهش فضای در دسترس مولکول های آب در داخل حفره برهم ریختگی تک رشته آب در حفره و نهایتاً کاهش میزان شانس عبوری آن ها می شود.
|
|
پژوهشگران
|
شقایق بهاری (دانشجو)، سید وحید محمدی (استاد مشاور)، امید باوی (استاد راهنما)، رضا داورنژاد (استاد راهنما)
|