مطالعه محاسباتی و آزمایشگاهی بر ساختار و عملکرد فنیل آلانین دهیدروژناز در جهت افزایش کارآیی آن به عنوان آنزیم تشخیصی

فنیل آلانین دهیدروژناز (PheDh) در تشخیص فنیل کتونوری (PKU) به کار می رود. در این بیماری، در اثر عدم کارایی آنزیم فنیل آلانین دهیدروکسیلاز، تجمع اسید آمینه فنیل آلانین در بدن اتفاق می افتد، و این موضوع می تواند منجر به مشکلات متعددی از جمله کم توانی ذهنی شود. بنابراین تشخیص این بیماری در نوزادان از اهمیت زیادی برخوردار است. برای اینکه تست تشخیص بیماری به درستی صورت گیرد، اختصاصی بودن PheDh نسبت به فنیل آلانین و همینطور پایدار بودن آنزیم اهمیت دارد. فنیل آلانین دهیدروژناز یک آنزیم با منشاء باکتریایی است که عضو خانواده اسید آمینه دهیدروژنازهاست و می تواند علاوه بر فنیل آلانین، تیروزین (وبه میزان کمتری اسید آمینه های دیگر) را به عنوان سوبسترا استفاده کند. میزان تمایل این آنزیم نسبت به اسید آمینه های دیگر به منشاء آن بستگی دارد و برای مثال، آنزیم بدست آمده از Bacillus sphaericus تقریبا" به طور یکسان فنیل آلانین و تیروزین را به عنوان سوبسترا می پذیرد، در حالی که آنزیم Bacillus badius به طور طبیعی تمایل بیشتری نسبت به فنیل آلانین دارد. با این همه، بهینه سازی میزان اختصاصی بودن آنزیم نسبت به فنیل آلانین و همینطور افزایش پایداری آن می تواند کیفیت انجام تست تشخیصی را افزایش دهد. در سال های اخیر، دستکاری های دیگری هم در توالی های PheDh انجام شده است که هدف آنها تغییر تمایل آنزیم به سوی سوبستراهای دیگر و در نتیجه تولید ترکیبات شیمیایی است که برای مثال می توانند در سنتز دارو ها به کار روند. هدف اصلی تحقیق حاضراعمال تغییرات ساختاری درآنزیم PheDh بدست آمده از Bacillus badius است، به نحوی که کارآیی این آنزیم (برای مثال با افزایش اختصاصی بودن نسبت به فنیل آلانین و/ یا افزایش پایداری) به عنوان یک آنزیم تشخیصی افزایش یابد. در عین حال، با توجه به اینکه طرح حاضر شامل دو بخش محاسباتی و عملی است، انتظار می رود بررسی عملی نتایج نظری موجب افزایش اطلاعات در خصوص مهندسی این آنزیم شود که نهایتا" می تواند راه را برای ایجاد انواع دیگری از تغییرات ارزشمند در این آنزیم هموار کند.