การศึกษาโปรตีน IA3 ที่ทำหน้าที่เป็นตัวยับยั้งของเอ็นไซม์ในกลุ่มแอสพาร์ติก โปรตีเนส

Abstract

เอนไซม์ในกลุ่มแอสพาร์ติกโปรตีเนส จัดเป็น endopeptidase ที่ทำหน้าที่ในการย่อยสลายโปรตีน เช่น เปปซิน เรนนิน และคาเทปซิน สามารถพบได้ในสิ่งมีชีวิตหลายชนิด และมีความสำคัญต่อกระบวนการทางสรีรวิทยาและกระบวนการทางชีวภาพ อีกทั้งยังมีบทบาทสำคัญในกลไกการก่อให้เกิดโรคติดเชื้อต่าง ๆ เช่น gastric ulcers และ AIDS เป็นต้น ทำให้การศึกษาการทำงานเอนไซม์ในกลุ่มแอสพาร์ติกโปรตีเนสนี้สามารถนำไปสู่วิธีที่จะยับยั้งการเกิดโรคหลาย ๆ ชนิดได้ ที่บริเวณเร่งของเอนไซม์ในกลุ่มนี้ประกอบไปด้วยกรดอะมิโนแอสพาร์ติกสองตัวและจะเร่งปฏิกิริยาได้ดีภายใต้สภาวะที่เป็นกรด ตัวยับยั้งที่มีประสิทธิภาพของแอสพาร์ติกโปรตีเนส คือ เปปสแตติน ซึ่งป็นยาปฏิชีวนะ มีโมเลกุลขนาดเล็ก และตัวยับยั้งที่เป็นเพปไทด์สายสั้น ๆ ที่พบในธรรมชาติและปัจจุบันนี้พบเพียงไม่กี่ชนิดเท่านั้น ซึ่งโปรตีน IA3 เป็นเพปไทด์สายสั้น ๆ ที่แยกได้จากยีสต์ Saccharomyces cerevisiae ทำ หน้าที่ยับยั้ง โปรตีเนส เอ ซึ่งเป็นแอสพาร์ติกโปรตีเนส ภายในเซลล์ยีสต์ S. cerevisiae ได้อย่างเฉพาะเจาะจงและมีประสิทธิภาพสูงถึงระดับ subnanomolar ซึ่ง IA3 จะยับยั้งสับสเตรทได้เพียงชนิดเดียวเท่านั้น เมื่อลองทดสอบกับเอนไซม์แอสพาร์ติกโปรตีเนสชนิดอื่น ๆ IA3 จะไม่สามารถยับยั้งการทำงานของเอนไซม์ชนิดอื่นได้เลย อีกทั้งยังถูกย่อยสลายไปด้วย โครงงานวิจัยนี้เป็นการใช้ ชี วสารสนเทศ (bioinformatics) ในการค้นหาโปรตีนที่มีโครงสร้างคล้าย IA3 จากจีโนมของเชื้อรา ยีสต์ และสิ่งมีชีวิตอื่น โดยใช้ Basic local alignment search tools ในการตรวจสอบหา sequence homology จาก fungal sequence databases เพื่อค้นหาว่านอกจากในยีสต์ S. cerevisiae แล้วยังมีสิ่งมีชีวิตชนิดอื่นอีกหรือไม่ที่มีโปรตีนที่สามารถยับยั้งการทำงานของแอสพาร์ติกโปรตีเนสอย่างเฉพาะเจาะจง รวมถึงศึกษาหน้าที่ทางชีวภาพของตัวยับยั้งที่ค้นพบนี้ด้วย จากผลการศึกษาพบว่า มีโปรตีนจากยีสต์สายพันธ์อื่น ๆ ที่มีความคล้ายคลึงกับ IA3 จาก S. cerevisiae อีก 4 ชนิด คือ Saccharomyces kudriavzevii, Saccharomyces arboricola, Saccharomyces eubayanus และNaumovozyma castellii โดยที่โปรตีนจาก S. kudriavzevii มีความเหมือนกับ wild type IA3 มากที่สุด มีค่า %Identity เท่ากับ 82 เปอร์เซ็นต์โปรตีนที่มีโครงสร้างของกรดอะมิโน 2-34 ตัวแรกมีความเหมือนกับ wild type IA3 มากที่สุดคือ โปรตีนจาก S. eubayanus ที่มีค่าของ % Identity เท่ากับ 97 เปอร์เซ็นต์ และพบโปรตีนตัวอื่นที่มีโครงสร้างปฐมภูมิคล้ายคลึงกับโปรตีน IA3 จากการ BLAST ข้อมูลโปรตีนบนฐานข้อมูลฟังไจ พบโปรตีนทั้งหมด 172 ตัวที่มีโครงสร้างคล้ายคลึงกับ IA3