Comparative modelling of 3D-structure of Geobacter sp. M21 (a metal reducing bacteria) Mn-Fe superoxide dismutase and its binding properties with bisphenol-A, aminotriazole and ethylene-diurea

Authors

1 Full professor of Microbiology, university of Isfahan, Iran

2 Ph.D. Student of Microbiology, University of Isfahan, Iran

Abstract

Superoxide dismutase play important roles in iron-respiratory bacteria such as Geobacteraceae as an antioxidant defense, and probably an effective enzyme of electron transfer network. Regarding the application of iron-respiratory bacteria in environmental biotechnology particularly biodegradation and bioremediation, understanding the mechanism of inhibition/induction of superoxide dismutase by any inhibitor or inducer will make a contribution to our understanding of biotechnological application and how to enhance the application of this enzyme. Bisphenol-A and aminotriazole were reported as inhibitor and potential inhibitor of superoxide dismutase respectively, while ethylene diurea was reported as a potential inducer of plants superoxide dismutase. In this paper, the mechanism by which bisphenol-A, aminotriazole and ethylene diurea interacts with superoxide dismutase of Geobacter sp. M21 is investigated. The 3D structure of protein was predicted using Swissmodel, PS2, M4t and iTASSER servers and final model was provided by Modeler-V.9.13. AutoDock Vina and COACH server were used for prediction of cofactor (FeII) interaction site, and Molegro Virtual Docker used for prediction of potential active site pockets as well as docking process with ligands through MolDock and PLANTS scoring function. Ligandscout and Molegro were used for ligand/protein interaction visualization. The results showed that all ligands interact with protein at several different regions through hydrogenic, hydrophobic and/or electrostatic bonds. Understanding the exact effect of ligands needs in-vitro/in-vivo experimental investigations however if bisphenol-A/aminotriazole may show inhibitory effects, the consequence is reduction in the yield of bioremediation of heavy metals and other pollutants, while ethylene diurea may lead to an increase in the yield.

Keywords

Article Title [Persian]

مدل‏سازی مقایسه‏ای ساختار سه بعدی سوپراکسید دیسموتاز منگنز-آهن باکتری ژئوباکتر سویه M21 (یک باکتری کاهنده آهن) و ویژگی‏های اتصالی آن با بیس‏فنول-آ، آمینوتریازول و اتیلین دی‏اوره

Authors [Persian]

  • گیتی امتیازی 1
  • ابوالقاسم هدایت خواه 2
1 استاد میکروبیولوژی، دانشگاه اصفهان، ایران
2 دانشجوی دکتری میکروبیولوژی، دانشگاه اصفهان، ایران
Abstract [Persian]

سوپراکسیددیسومتاز نقش مهمی در دفاع آنتی‏اکسیدانی داشته و آنزیم مهمی در شبکه انتقال الکترون باکتریای‏های تنفس کننده‏ آهن مانند خانواده ژئوباکتریاسه دارد. با توجه به نقش مهم باکتری‏های تنفس کننده‏ آهن در بیوتکنولوژی محیط زیست به ویژه در پالایش و تجزیه زیستی، درک مکانیسم مهار یا تحریک سوپراکسید دیسموتاز توسط عامل مهارگر یا محرک، به درک کاربردهای بیوتکنولوژیک آنزیم و چگونگی ارتقای کاربردها کمک خواهد کرد. پیش از این، بیس‏فنول-آ و آمینوتریازول به ترتیب به عنوان مهارگر و مهارگر احتمالی سوپراکسید دیسموتاز گزارش شده‏اند، و اتیلن دی-اوره به عنوان یک القاگر احتمالی سوپراکسید دییسموتاز در گیاهان گزارش شده است. در این پژوهش، مکانیسم میان کنش بین بیس‏فنول-آ، آمینوتریازول و اتیلن دی-اوره با سوپراکسید دیسموتاز Geobacter sp. M21 بررسی شده است. ساختار سه بعدی پروتئین توسط سرورهای Swissmodel، PS2، M4t و iTASSER پیش‏بینی شده و ساختار نهایی توسط نرم‏افزار Modeler-V.9.13 ساخته شد. محل اتصال کوفاکتور (Fe II) با نرم‏افزار AutoDock Vina و سرور COACH پیش‏بینی شد. نرم‏افزار Molegro Virtual Docker برای تعیین محل جایگاه فعال، الگوهای MolDock و PLANTS scoring function برای فرآیند داکینگ و همچنین، نرم‏افزارهای Ligandscout و Molegro برای بررسی میانکنش‏های میان لیگاند و پروتئین استفاده شد. نتایج نشان داد که همه لیگاندها در چند محل متفاوت و از طریق پیوندهای هیدروژنی، هیدروفوبیک و الکترواستاتیک با پروتئین میانکنش دارند. درک آثار واقعی لیگاندها نیازمند آزمایش‏های عملی در آزمایشگاه یا محل آلودگی دارد. اگر چه، اگر مشخص شود بیس‏فنول-آ یا آمینوتریازول آثار مهارکنندگی دارند، پیامد این اثر، کاهش بازده زیست‏پالایی فلزات سنگین و سایر آلاینده‏ها خواهد بود، در حالی که اتیلن دی- اوره ممکن است سبب افزایش بازده این فرآیند شود.

Keywords [Persian]

  • Geobacter strain M21
  • سوپراکسید دیسموتاز منگنز- آهن
  • بیس فنول-آ
  • سوپراکسید دیسموتاز منگنز
  • اتیلن دی- اوره
  • آهن
  • مدل سازی مقایسه‏ای
  • داکینگ مجازی
  • بیس فنول
  • آ
  • آمینوتریازول
  • اتیلن دی
  • اوره
Iranian Journal of Environmental Technology 
Volume 1, Issue 1
June 2015
Pages 19-30

Files

Share

How to cite

Statistics