Abstract:
เมมเบรนโปรตีนมีความยากที่จะจัดการเนื่องจากความสามารถในการละลายน้ำได้ไม่ดี มีข้อจำกัดในการศึกษามากกว่าโปรตีนที่ละลายน้ำได้ แนวทางหนึ่งในการแก้ไขปัญหานี้ คือ การห่อหุ้มเมมเบรนโปรตีนด้วยนาโนดิสก์ นาโนดิสก์ เป็นสารไลโปโปรตีนชนิดหนึ่งซึ่งประกอบด้วยฟอสโฟลิพิดไบเลย์ที่ถูกห้อมล้อมเป็นวงด้วยสายพอลิเพปไทด์จำนวน 2 สาย การใช้นาโนดิสก์เพื่อเป็นสารห่อหุ้มเมมเบรนโปรตีนเป็นที่น่าสนใจในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม ความรู้ความเข้าใจเกี่ยวกับสมบัติทางกายภาพในระดับโมเลกุลยังมีไม่มากนัก การศึกษานี้ใช้เทคนิคการจำลองพลวัติเชิงโมเลกุลแบบคอร์สเกรนด์เพื่อสำรวจโครงสร้าง พลวัติและสมบัติทางกายภาพของนาโนดิสก์ในสารละลาย การศึกษานี้ได้สร้างระบบแบบจำลองแบบนาโนดิสก์สองแบบที่มีฟอสฟอลิพิดสองชนิด คือ 1,2-Dimyristoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (DPPC) และ 2-Oleoyl-1-palmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine (POPC) โดยมีสายอโพไลโพโปรตีน เอ-วัน (Apolipoprotein A-I) ถูกห้อมล้อมฟอสฟอลิพิด เพื่อศึกษาอิทธิพลของอุณหภูมิที่มีผลต่อความเสถียรและการเปลี่ยนแปลงเชิงโครงสร้างของนาโนดิสก์ การจำลองด้วยวิธี CG-MD ได้ดำเนินที่อุณหภูมิ 200 300 และ400 เคลวิน เป็นระยะเวลา 1 ไมโครวินาที ผลจากการวิเคราะห์ข้อมูลทราเจคทอรีของแต่ละระบบในแต่ละอุณหภูมิซึ่งประกอบด้วยความเบี่ยงเบนของรากที่สองของค่าเฉลี่ยของผลต่างกำลังสอง (RMSD) รัศมีไจเรชัน (Rg) และพื้นที่ผิวสัมผัสตัวทำละลาย พบว่าอุณหภูมิมีผลต่อสภาพทางโครงสร้างและพลวัติของนาโนดิสก์ทั้งสองชนิด นาโนดิสก์มีความความยืดหยุ่นเพิ่มขึ้นเมื่อเพิ่มอุณหภูมิ ทั้งนี้เนื่องจากการเพิ่มอุณหภูมิไปทำให้อันตรกิริยาระหว่างโปรตีนกับฟอสฟอลิพิดในนาโนดิสก์อ่อนลง ส่งผลให้เกิดการคลายตัวของสายอโพไลโพโปรตีน เอ-วัน ทำให้การจัดเรียงโมเลกุลโปรตีนและฟอสฟอลิพิดในนาโนดิสก์จึงอยู่กันอย่างหลวมๆ และอาจทำให้ความเสถียรของโครงสร้างนาโนดิสก์ลดลง เมื่อเปรียบเทียบผลการวิเคราะห์ระหว่าง DPPC-nanodisc กับ POPC-nanodisc พบว่าผลกระทบจากการเพิ่มอุณหภูมิต่อการเปลี่ยนแปลงทางโครงสร้างของระบบ DPPC-nanodisc ไม่รุนแรงเท่ากับระบบ POPC-nanodisc โดยพบว่า DPPC-nanodisc มีการเปลี่ยนแปลงสมบัติเชิงโครงสร้างที่มีทิศทางไปในเดียวกับการเพิ่มอุณหภูมิ ในขณะที่การเปลี่ยนแปลงสมบัติเชิงโครงสร้างของ POPC-nanodisc ไม่มีทิศทางที่แน่นอนเมื่อเพิ่มอุณหภูมิ และดูเหมือนว่า การตอบสนองต่อความร้อนของ POPC-nanodisc ทำให้โครงสร้างมีเสถียรภาพน้อยลงกว่า DPPC-nanodisc
