بررسی اثر ضد ویروسی پپتید CLF36 و CLFarm بر پروتئین P32 ویروس آبله گوسفندی از طریق شبیه سازی داکینگ مولکولی

نوع مقاله : مقاله کامل

نویسندگان

1 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی ،دانشگاه فردوسی مشهد،ایران

2 گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 گروه علوم دامی دانشکده کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

آبله گوسفندی یکی از شایع‌ترین بیماری‌ها در گوسفندان به شمار می‌رود. در حال حاضر درمان اختصاصی برای این بیماری ویروسی وجود ندارد. هدف از این پژوهش بررسی پپتید ضدمیکروبی CLF36 و نوع مهندسی شده این پپتید (CLFarm) بر روی پروتئین سطحی ویروس آبله گوسفندی P32 و رسپتورهای سلولی این پروتئین نظیر هپارین سولفات و UDP-N- استیل گلوکوزآمین بود. ساختار سوم P32 با استفاده از نرم‌افزارهایی چون I-TASSER انجام شد. برهمکنشها در یک محیط رایانه‌ای ایجاد شده با کمک ابزار بیوانفورماتیک همانند نرم افزارهای HDOCK به صورت استاتیک و با استفاده از Gromacs در بخش دینامیک مولکولی صورت گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد اسیدآمینه‌های پپتید CLF36 درگیر در ایجاد پیوند هیدروژنی با P32 شامل D1، K5، V8، Q11، K9، R16، R22، K25، R27 و K34 و برای CLF36 arm شامل K5، K9، Q11، K13، R27، W30، Q31 و K35 می‌باشد. نتایج داکینگ نشان داد که پپتیدها به سه ناحیه‌ی اپی‌توپی EP1,4,8 در پروتئین P32 متصل شدند. اتصالات هیدروژنی بین CLF36 arm و دو رسپتور UDP-N- استیل گلوکزآمین و هپارین سولفات به ترتیب شامل Gln 11, Trp 30 و Trp 4, Trp 30, Gln 11, Arg 27 Cys 33 بود؛ در حالیکه اتصالات بینCLF36  با این دو رسپتور ضعیف گزارش شد. در بخش دینامیک مولکولی، گراف آنالیزهای RMSF و RMSD و Gyrate برای هر دو پپتید نوسانات کمی را نشان دادند که به دلیل جزئی بودن، نادیده گرفته شدند. نهایتا، نتایج نشان داد که هر دو پپتید عملکرد مناسبی را در مدت زمان 50 نانوثانیه در برابر P32 دارند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigating the antiviral effect of CLF36 and CLFarm peptide on P32 protein of sheeppox virus through molecular docking simulation

نویسندگان [English]

  • Behzad Mohammadniya 1
  • Mojtaba Tahmoorespur 2
  • Mohammad hadi Sekhavati 3
1 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
2 Department of Animal Science, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 Animal science, agriculture, ferdowsi university of mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Sheeppox is one of the most common diseases in sheep that can spread quickly in the herd. Currently, there is no specific treatment for this viral disease. The purpose of this study was to investigate the antimicrobial peptide CLF36 and CLFarm on the surface protein of the sheep pox virus P32 protein and the cellular receptors of this protein such as heparin sulfate and UDP-N-acetyl glucosamine. The third structure of P32 was done using software such as I-TASSER. The interactions were performed statically in a computer by bioinformatics tools such as HDOCK software and using Gromacs in the molecular dynamics section. The results of this study showed that the amino acids of CLF36 peptide involved in hydrogen bonding with P32 include D1, K5, V8, Q11, K9, R16, R22, K25, R27 and K34 and for CLFarm include K5, K9, Q11, K13, R27, W30, Q31 and K35. Docking results showed that peptides were attached to three epitope regions EP1,4,8 in P32 protein. In connection with the molecular docking between CLF36 arm and the two receptors UDP-N-acetylglucosamine and heparin sulfate, the hydrogen bonds included Gln 11, Trp 30 and Trp 4, Trp 30, Gln 11, Arg 27, Cys 33, respectively; Although CLF36 had weak binding energy with these two receptors. In the molecular dynamics section, the graph of RMSF and RMSD and Gyrate showed a few fluctuations, which were ignored. Finally, these results showed that both peptides have a good performance against P32 in a period of 50 ns.  

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sheeppox virus
  • P32
  • CLFarm
  • CLF36
  • Molecular docking

مراجع

. Beg, M., S. C. Thakur and L. S. Meena. 2018. Structural prediction and mutational analysis of Rv3906c gene of Mycobacterium tuberculosis H37Rv to determine its essentiality in survival. Advances in Bioinformatics 2018. 
2. Daneshmand, A., Kermanshahi, H., Sekhavati, M. H., Javadmanesh, A., & Ahmadian, M. 2019. Antimicrobial peptide, CLF36, affects performance and intestinal morphology, microflora, junctional proteins, and immune cells in broilers challenged with E. coli. Scientific reports 9(1), 1-9.
3. Hamdi, J., H. Munyanduki, K.O. Tadlaoui, M. El Harrak, and O.F. Fihri. 2021. Capripoxvirus infections in ruminants: A review. Microorganisms 9 (5): 1–16.
4. Hollingsworth, S. A., & Karplus, P. A. 2010. A fresh look at the Ramachandran plot and the occurrence of standard structures in proteins. 271-283. 
5. Hopker, A., Pandey, N., Saikia, D., Goswami, J., Hopker, S., Saikia, R., & Sargison, N. 2019. Spread and impact of goat pox (“sagolay bohonta”) in a village smallholder community around Kaziranga National Park, Assam, India. Tropical animal health and production 51(4), 819-829.
6. Hurisa, T. T., Jing, Z., Jia, H., Chen, G., & He, X. B. 2018. A Review on Sheeppox and Goatpox: Insight of Epidemiology, Diagnosis, Treatment and Control Measures in Ethiopia. Infectious disease epidemiology 4(3), 2474-3658.
7. Kantwa, S. C., Mohanty, T. K., Patbandha, T. K., Layek, S. S., & Kumaresan, A. 2017. Disease Incidence and Mortality Pattern of Migratory Sheep Flocks in Marwar Region of Rajasthan, India. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences, 6(6), 684-690.
8. Kumar, B. K., Kumar, K. M., Reddy, G. M., Abraham, S., Yogisharadhya, R., & Prashantha, C. N. 2020. Molecular Modelling and Insilico Engineering of PapMV-CP Towards Display and Development of Capripox Viral Like Particles Based on Immunogenic P32 Envelop Protein is the Homologous of the Vaccinia-Viral H3L Gene: An Insilico Approach. International Journal of Peptide Research and Therapeutics 26, 2155-2167.
9. Mirzaie, K., S.M. Barani, and S. Bokaie. 2015. A review of sheep pox and goat pox: Perspective of their control and eradication in Iran. Journal of Advanced Veterinary and Animal Research 2 (4): 373–381.
10. Mirzawi, R. 2020. Investigating the interaction of chimeric peptide cLF36 and engineered peptide cLF.arm with surface proteins LPXTG and LysM in Corynebacterium bovis. MSc thesis. Ferdowsi University of Mashhad. Mashhad. Iran.
11. Mousavi, Z., Rashidian, Z., Zeraatpisheh, Y., & Javadmanesh, A. 2022. Molecular docking of bacteriocin enterocin P peptide with mastitis-causing E. coli antigen in cattle. Veterinary Researches and Biological Products 137: 115-123.
12. Nemaysh, V. and P. M. Luthra. 2017. Computational analysis revealing that K634 and T681 mutations modulate the 3D-structure of PDGFR-β and lead to sunitinib resistance. RSC Advances 7: 37612-37626.
13. Paknafs, A. 2019. In-silico investigation of CLF36 chimeric peptide and CLFARM engineered peptide binding to DnaK and OMPC proteins in Gram-negative bacteria. MSc thesis. Ferdowsi University of Mashhad. Mashhad. Iran. 
14. Pirkhezranian, Z., Tahmoorespur, M., Monhemi, H., & Sekhavati, M. H. 2020. Computational peptide engineering approach for selection the best engendered camel Lactoferrin-derive peptide with potency to interact with DNA. International Journal of Peptide Research and Therapeutics, 26(4), 2203-2212.
15. Pirovano, W., & Heringa, J. 2010. Protein secondary structure prediction. Data Mining Techniques for the Life Sciences 327-348.
16. Sahebnazar, A., Tahmoorepur, M., & Sekhavati, M. 2021. Molecular docking CLF36 peptide against avian influenza virus subtype H5N8 antigenes. Veterinary Researches & Biological Products 34(4), 54-65.
17. Tahmoorespur, M., M. Azghandi, A. Javadmanesh, Z. Meshkat and M. H. Sekhavati. 2019. A novel chimeric anti-HCV peptide derived from camel lactoferrin and molecular level insight on its interaction with E2. International Journal of Peptide Research and Therapeutics 1-13.
18. Van der Kraan, M. I., van der Made, C., Nazmi, K., van ‘t Hof, W., Groenink, J., Veerman, E. C., & Amerongen, A. V. N. 2005. Effect of amino acid substitutions on the candidacidal activity of LFampin 265–284. Peptides 26 (11), 2093-2097.
19. Yang, J., R. Yan, A. Roy, D. Xu, J. Poisson and Y. Zhang. 2015. The I-TASSER Suite: protein structure and function prediction. Nature Methods 12: 7-8.
20. Zewdie, G., Derese, G., Getachew, B., Belay, H., & Akalu, M. 2021. Review of sheep and goat pox disease: current updates on epidemiology, diagnosis, prevention and control measures in Ethiopia. Animal Diseases 1(1), 1-10.
21. Zhang, Y. 2008. Progress and challenges in protein structure prediction. Current opinion in structural biology 18(3), 342-348.
 

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 03 اسفند 1401
  • تاریخ بازنگری: 14 اردیبهشت 1402
  • تاریخ پذیرش: 14 اردیبهشت 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار