fa مدل‌سازی in silico یک پروتئین Cas9 جهش یافته با هدف افزایش دقت ویرایش ژنوم بیوانفورماتیک Bioinformatics پژوهشي اصیل Original Article <div style="text-align: justify;"><span style="line-height:2;"><span style="font-size:12px;"><span style="font-family:Tahoma;"><span style="color:#000000;"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA">مقدمه:</span></b> <span lang="AR-SA">سیستم </span><span dir="LTR">CRISPR/Cas</span><span lang="FA">، </span><span lang="FA">سیستم ایمنی اکتسابی باکتری&shy;ها در مقابله با عوامل مهاجم خارجی است. پروتئین </span><span dir="LTR">Cas9</span> <span lang="FA">باکتری <i>استرپتوکوکوس پیوژنز، </i>رایج</span><span dir="LTR">&shy;</span><span lang="FA">ترین پروتئین </span><span dir="LTR">Cas</span> <span lang="FA">استفاده شده در ویرایش ژنوم می&shy;باشد؛ اما پروتئین&shy;های </span><span dir="LTR">Cas9</span> <span lang="FA">دارای مشکلاتی مانند وقوع جهش&shy;های نابه‌جا هستند که مانعی مهم در مسیر به کارگیری آن&shy;ها برای مقاصد درمانی می&shy;باشد. هدف از این مطالعه، طراحی یوانفورماتیکی یک پروتئین </span><span dir="LTR">Cas9</span> <span lang="FA">جهش یافته به منظور افزایش دقت آنزیم در امر ویرایش ژنوم است.&nbsp; </span></span></span><br> <span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA">روش:</span></b> <span lang="FA">در این مطالعه ابتدا با انتخاب برخی از جهش&shy;ها و اعمال آن در پروتئین، </span><span dir="LTR">Cas9</span> <span lang="FA">جدید به صورت </span><i><span dir="LTR">in</span></i><i> </i><i><span dir="LTR">silico</span></i><span lang="FA"> طراحی شد. با روش داکینگ مولکولی نحوه اتصال </span><span dir="LTR">spCas9</span><span lang="FA"> جهش یافته و وحشی به </span><span dir="LTR">DNA</span> <span lang="FA">مورد بررسی قرار گرفت. در آخر، پایداری دو پروتئین جهش یافته و وحشی با استفاده از دینامیک مولکولی مورد ارزیابی قرار گرفت.<span style="color:black"></span></span></span></span><br> <span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="FA">نتایج:</span></b><span lang="FA"> نتایج این مطالعه منجر به طراحی یک پروتئین جهش یافته با 5 جهش شد. نتایج داکینگ مولکولی امتیاز 1073/86- را برای پروتئین تیپ وحشی و امتیاز 349/41- را برای پروتئین جهش یافته نشان داد.</span></span></span><br> <span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><b><span lang="AR-SA">نتیجه‌گیری:</span></b><span lang="AR-SA"> بررسی داکینگ مولکولی نشان داد که از پیوندهای بین پروتئین و </span><span dir="LTR">DNA</span> <span lang="AR-SA">در حالت جهش یافته کاسته شده است. همچنین، نتایج دینامیک مولکولی نشان داد که پایداری دو پروتئین جهش یافته و تیپ وحشی مشابه یکدیگر می</span><span lang="AR-SA">‌</span><span lang="AR-SA">باشند.</span><span dir="LTR" style="font-size:12.0pt"></span></span></span></span></span></span><br> &nbsp;</span></div> <div style="text-align: justify;"><span style="line-height:2;"><span style="color:#000000;"><span style="font-size:12px;"><span style="font-family:Tahoma;"><b>Introduction:</b> CRISPR/Cas system is a bacterial-acquired immune system against viruses. spCas9 protein-derived from Streptococcus pyogenes is the most common Cas protein used in genome editing. The Cas9 proteins suffer from some problems like unwanted off-target cleavage, which is the major limitation in the application of the CRISPR system, especially for therapeutic issues. The present study aimed to in silico design of a mutant Cas protein to enhance the fidelity of the enzyme.<br> <b>Method:</b> In this study, a new Cas9 protein was designed in silico via the selection of some mutations. The interaction of the mutant and wild-type Cas9 proteins with DNA was determined by molecular docking. Finally, the stability of the mutant and wild-type proteins was evaluated using molecular dynamics.<br> <b>Results:</b> The outcome of this study resulted in designing a mutant Cas9 protein bioinformatically containing 5 amino acid substitutions. Molecular docking scores for the wild-type and mutant proteins were -1073.86 and -349.41, respectively.<br> <b>Conclusion:</b> Molecular docking indicated that the number of hydrogen bonds between protein and DNA reduced in the mutant state. Moreover, based on the molecular dynamic findings, the stability of both mutant and wild-type Cas9 proteins was similar.</span></span></span></span></div> Cas9 با دقت بالا, دینامیک مولکولی, داکینگ مولکولی, CRISPR/Cas, مهندسی پروتئین, ویرایش ژن High-fidelity Cas9, Molecular dynamic, Molecular docking, CRISPR/Cas, Protein engineering, Gene editing 357 366 http://jhbmi.ir/browse.php?a_code=A-10-1070-1&slc_lang=fa&sid=1 Mahsa Ghasemi مهسا قاسمی mahsa971112@gmail.com 10031947532846009563 10031947532846009563 No M.Sc. in Cellular and Molecular Biology, Department of New Sciences and Technologies, Tehran Electronics Branch Faculty, Islamic Azad University, Tehran, Iran کارشناسی ارشد زیست شناسی سلولی و مولکولی، گروه علوم و فناوری‌های نوین دانشگاه آزاد اسلامی واحد الکترونیک تهران، تهران، ایران Javad Zamani جواد زمانی zamanijavad67@gmail.com 10031947532846009564 10031947532846009564 No Ph.D. in Agricultural Biotechnology, National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran دکتری تخصصی بیوتکنولوژی کشاورزی، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، تهران، ایران Zarrin Minuchehr زرین مینوچهر zarrin.minucher@gmail.com 10031947532846009565 10031947532846009565 No Ph.D. in Biophysics, Assistant Professor, Institute of Industrial and Environmental Biotechnology, National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran دکتری تخصصی بیوفیزیک، دانشیار، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، پژوهشکده صنعت و محیط زیست، گروه زیست فناوری سامانه‌ای، تهران، ایران Mehdi Shamsara مهدی شمس آرا shamsa@nigeb.ac.ir 10031947532846009566 10031947532846009566 Yes Ph.D. in Molecular Genetics, Associate Professor, Department of Animal Biotechnology, National Institute of Genetic Engineering and Biotechnology, Tehran, Iran دکتری تخصصی ژنتیک مولکولی، دانشیار، پژوهشگاه ملی مهندسی ژنتیک و زیست فناوری، پژوهشکده زیست فناوری کشاورزی، گروه زیست فناوری دامی، تهران، ایران