دانشگاه اصفهان زیست شناسی میکروبی 3060-7647 8 29 2019 03 21 Biocomputational Investigations of Structural and Functional Properties of Cry Proteins for ‎Malaria Biocontrol بررسی‌های زیست‌محاسباتی ویژگی‌های ساختاری و عملکردی پروتئین‌های Cry با هدف کنترل زیستی مالاریا 25 40 23096 10.22108/bjm.2018.106941.1088 FA مهسا جلیلی منش کارشناس ارشد گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی، مشهد، ‌‌ایران علی اکبر حداد مشهد ریزه استادیار گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی، مشهد، ‌‌ایران 0000-0002-4597-4103 علی مخدومی استادیار گروه زیست‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی، مشهد، ‌‌ایران محمد رضا حسین دخت استاد گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی، مشهد، ‌‌ایران Journal Article 2017 10 09 <strong>Introduction: </strong>Nowadays, climate changes and wide usage of chemical insecticides cause the emergence of <em>Anopheles</em> mosquito resistant species and environmental hazards. Therefore, biocontrol as an alternative approach provides the vivid outlook for combating these risks. Hereupon, the special attention is paid to insecticides bacteria especially <em>Bacillus thuringiensis</em> and protein derived from it as Cry toxins. However, scrutinizing the structural and functional characteristics of these toxins have not been much attended, so it is aimed in this study by <em>in silico </em>investigations. <strong>Materials and methods: </strong>For this purpose Cry4, Cry11, Cry19, Cry24 and Cry39 protein sequences were extracted from NCBIdatabase, monitoring structural and functional, physicochemical, topological features, prediction of secondary and three-dimensional modelling were carried out with programs like Interproscan, Protparam, TMHMM, Psipred and modeller9.15. Finally, their binding affinity with relevant receptors was assessed by PatchDock molecular docking program. <strong>Results:</strong> The results indicate various features of physicochemical, non-secretory and toxin accumulation. Functional monitoring has traced domains with similar functions of other Cry toxin family members. Secondary structure prediction shows the existence of helixes and sheets in similar distribution pattern with each other. In addition, the design and quality evaluation of 3D structure of all toxins were obtained in desirable level. The binding affinity assessment represents stronger binding of Cry11 and Cry24 to most of the receptors. <strong>Discussion and conclusion:</strong> In general, the results of this study, in addition to provision functional data related to Cry toxin, provide optimum practical model of capable toxins production based on multimodal protein design for biocontrol of Malaria mosquitos. <strong>مقدمه:</strong> امروزه تغییرات اقلیمی و کاربرد گستردۀ حشره‌کش‌های شیمیایی ظهور گونه‌های مقاوم پشۀ آنوفل و مخاطرات زیست‌محیطی فراوانی را در پی داشته است؛ ازاین‌رو، ارائۀ راهکارهای جایگزین ازجمله روش‌های کنترل زیستی چشم‌انداز روشنی برای مبارزه با این مخاطرات فراهم کرده است و در این میان، به باکتری‌های دارای قابلیت پشه‌کشی به‌ویژه <em>Bacillus thuringiensis</em>و پروتئین‌های اشتقاق‌یافته از آن نظیر پروتئین‌های سمی Cry توجه ویژه شده است؛ هرچند‌ به بررسی ویژگی‌های ساختاری و عملکردی این سموم که در پژوهش حاضر با بررسی‌های <em>in silico</em> هدف‌گذاری شده چندان توجه نشده است.<br /> <strong>مواد و روش‏‏ها:</strong> توالی پروتئینی Cry4، Cry11، Cry19، Cry24 و Cry 39از پایگاه داده NCBI دریافت و پایش ویژگی‌های ساختاری، عملکردی، فیزیکوشیمیایی، توپولوژیکی، ساختارهای ثانویه و الگو‌سازی سه‌بعدی آنها با برنامه‌هایی نظیر Interproscan، Protparam، TMHMM، Psipredو Modeller 9.15 انجام شد و درنهایت با تعیین گیرنده‌های مرتبط قابلیت عملکردی آنها با داکینگ مولکولی با نرم‌افزار Patchdock سنجیده شد.<br /> <strong>نتایج: </strong>نتایج ویژگی‌های متنوع فیزیکوشیمیایی، غیرترشحی و تجمعی‌بودن سموم را نشان دادند. پایش عملکردی به ردیابی دمین‌هایی با عملکرد مشابه با سایر اعضای پروتئین‌های خانوادۀ Cry منجر شد. پیش‌بینی ساختار ثانویه وجود مارپیچ‌ها و صفحات را طبق الگوی توزیع مشابه با یکدیگر نشان داد؛ همچنین طراحی و ارزیابی کیفیت ساختار در تمام پروتئین‌های سمی در حد مطلوب حاصل شد و ارزیابی میل اتصالی مبین اتصال تمام پروتئین‌های <strong>Cry</strong> به گیرنده‌های مربوطه و اتصال قوی‌تر Cry11 و Cry24 به بیشتر گیرنده‌ها بود.<br /> <strong>بحث و نتیجه‏ گیری:</strong> نتایج پژوهش حاضر ضمن فراهم‌آوری داده‌های عملکردی مرتبط با سموم پروتئینی Cry، الگوی عملی استفادۀ بهینه از آنها مبتنی بر تولید سموم توانا بر اساس طراحی پروتئین‌های چندعملکردی در راستای کنترل زیستی پشه‌های مالاریا را فراهم کرد. https://bjm.ui.ac.ir/article_23096_57a74ff2d0c20c00a9d56c3a089e6669.pdf