SUPERVISOR
Youseff Ghayeb,Mohamad mohsen Momeni hamaneh
یوسف غایب (استاد راهنما) محمدمحسن مومنی هامانه (استاد مشاور)
STUDENT
Tayebeh Sharifi
طیبه شریفی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده شیمی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1391
TITLE
The study of the HSA and PPAR gamma interaction with pesticides by molecular dynamics simulation, QM/MM, and spectroscopic methods; fabrication and investigation of photocatalysts based on CrTiO2 nanotubes
The interactions between MBE bioactive constituents and 19 pesticides with HSA and PPARg were investigated using molecular docking. In the case of MBE, the binding energies and binding modes of MBE bioactive constituents were compared. Relatively suitable binding energies were observed and 4-methoxy honokiol showed most negative binding energy (-36.43 kJ mol -1 ). In addition, magnolol and honokiol as two primary active constituents of MBE were subjected to a 14 ns Molecular Dynamics (MD) simulation to further validate the docking results. The interaction between 19 pesticides and HSA were also studied using molecular docking. For more investigation in interactions, dichlorvos, chlorfenvinphos, and deltamethrin were selected and studied by UV absorption and fluorescence spectra. The binding constants of them with HSA were calculated that equal to (3.62±0.01) ×10 3 , (8.08 ± 0.02) ×10 5 and (7.33±0.03) ×10 8 M ?1 , respectively. These pesticides can quench the intrinsic fluorescence of HSA by static quenching and non-radiative energy transferring. Molecular docking studies revealed these pesticides can bind to site 1 of HSA. In addition, 14 ns MD simulation was performed and results suggested that the binding of ligands could cause somewhat changes in tertiary structures of HSA. In the next section of this thesis, the interactions between PPAR? and its six known antagonists were investigated using computational methods. The binding energies evaluated by molecular docking varied between ?22.59 and ?35.15 kJmol ??1 . Analysis of the RMSF of backbone atoms shows that H3 of PPAR? has a higher mobility in the absence of antagonists and moderate conformational changes were observed in the presence of ligands. Finally, the interaction energies between antagonists and each PPAR? residues involved in the interactions were studied by QM/MM calculations. These calculations reveal that antagonists with different structures show different interaction energies with the same residue of PPAR?. Therefore, it can be concluded that the key residues vary depending on the structure of the ligand, which binds to PPAR?. To halt the buildup of carbon dioxide, the main greenhouse gas, the development of an alternative energy source to fossil fuels becomes more and more important. Hydrogen (H 2 ) has the potential to meet the requirements as a clean non-fossil fuel in the future, if it can be produced using our primary source of energy, the sun, and stored and traorted safely. In the second part of this thesis, CrTiO 2 nanotubes was fabricated using in-situ anodizing. The Nobel metals such as Ag, Au, Pd, Pt, Ni and Ru were used to modifying the surface of CrTiO 2 . The newphotocatalyst has been characterized by SEM, EDX, XRD, and Uv-Vis spectra.The photoelectrochemical activities of them were evaluated by LSV, CA, and OCP mesurments. All of them improved photo current density. Pd, Au, and Pt show an anodic peak that belong to photo oxidation of Ethylen glycol. Finally, water spiliting were performed, in the presence of light and at 0.6 V vs. Ag/AgCl, for all of the new photocatalysts and the H 2 evaluated were measured. Pt3, Ni2, Au6, Ru1, pd6, and Ag4 have more H2 evalution among their families which correspond to 1.08, 0.9, 0.84, 0.7, 0.64, and 0.52 mlh -1 .
برهم کنش بین ترکیب های فعال زیستی تشکیل دهنده عصاره ی گیاه مگنولیا و 19 آفت کش با آلبومین سرم انسانی و گیرنده همورمونی PPARg با روش های داکینگ مولکولی بررسی شد. انرژی های آزاد برهم کنش و شیوه های اتصالی ترکیب های فعال زیستی تشکیل دهنده عصاره این گیاه باهم مقایسه شد. انرژی های برهم کنش مناسب بوده و 4-متوکسی هونوکیول منفی ترین انرژی برهم کنش را دارا است (kJ mol -1 43/36-). همچنین، برای بررسی بیشتر و ارزیابی نتایج داکینگ مولکولی، 14 نانوثانیه شبیه سازی دینامیک مولکولی برای مگنولول و هونوکیول، به عنوان دو ایزومر اصلی، انجام شد. برهم کنش 19 آفت کش با آلبومین سرم انسانی نیز به روش داکینگ مولکولی مطالعه شد. برای بررسی های بیشتر این برهم کنش ها، سه آفت کش دی کلروس، کلرفن وین فوس و دلتامترین انتخاب شده و با روش های طیف سنجی مانند جذب مریی- فرابنفش و فلورسانس مطالعه شدند. ثابت اتصال آن ها با آلبومین سرم انسانی محاسبه شد که به ترتیب برابر با 10 3 × (01/0±62/3)، 10 5 × (02/0±08/8)، و10 8 × (03/0±33/7) M ?1 است. این آفت کش ها با مکانیسم خاموشی ایستا و انتقال انرژی غیرتابشی موجب کاهش شدت فلورسانس ذاتی پروتئین شدند. نتایج داکینگ مولکولی نشان داد هرسه آفت کش در جایگاه اتصالی 1 پروتئین قرار گرفتند. همچنین، برای هر سیستم 14 نانوثانیه شبیه سازی دینامیک مولکولی انجام شد و نتایج نشان می دهند که اتصال لیگاندها باعث تغییرهای کمی در ساختار سوم پروتئین شده است. در بخش دیگر این رساله، برهم کنش بین گیرنده ی هورمونی PPARg و شش آنتاگونیست مشهورآن با استفاده از شیمی محاسباتی بررسی شد. انرژی آزاد برهم کنش ها با استفاده از داکینگ مولکولی در محدوده ی 59/22- تا 15/35- kJ mol - 1 به دست آمد. آنالیز R MSF پروتئین در غیاب لیگاندها، نشان داد که مارپیچ 3 بیشترین تحرک را دارا است و ساختار پروتئین در حضور لیگاندها، تغییر چندانی نداشته است. در نهایت انرژی برهم کنش بین این آنتاگونیست ها و اسید آمینه های درگیر در برهم کنش با استفاده از روش QM/MM محاسبه شد. این محاسبه ها نشان دادند آنتاگونیست ها با ساختارهای متفاوت انرژی برهم کنش متفاوتی با اسید آمینه های مشابه دارند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که رفتار اسید آمینه های کلیدی به ساختار لیگاندهایی که به پروتئین متصل شده اند، بسیار وابسته هستند. برای جلوگیری از تولید کربن دی اکسید، مهمترین گاز گلخانه ای، توسعه و تهیه منابع انرژی جایگزین سوخت های فسیلی، روز به روز مهم و مهم تر می شود. گاز هیدروژن پتانسیل این را دارد که در آینده از آن به عنوان یک انرژی پاک غیر فسیلی ستفاده شود. به شرطی که بتوان آن را با منابع اولیه انرژی، خورشید، تولید کرد و با اطمینان ذخیره و جابجا نمود. در این بخش رساله، نانولوله های CrTiO 2 با روش آندایزینگ همزمان تهیه شدند. فلزات نجیب مانند نقره، طلا، پالادیوم، پلاتین، نیکل و روتنیوم برای اصلاح سطح این کاتالیست نوری مورد استفاده قرار گرفتند. کاتالیست های نوری جدید با روش های SEM، EDX، XRD و Uv-Vis بررسی شدند. فعالیت فوتوالکتروشیمیایی آن ها با روش های LSV، CA، و OCP ارزیابی شد. همه ی این کاتالیت های نوری جدید، چگالی جریان را بهبود دادند. پالادیوم، طلا و پلاتین یک پیک آندی نشان می دهند که مربوط به اکسید شدن اتیلن گلیکول می باشد. سرانجام، فرایند شکافت آب تحت تابش نور و اعمال پتانسیل 6/0 ولت نسبت به الکترود مرجع، برای تمام کاتالیست های نوری تهیه شده بررسی شد و گاز هیدروژنی تولیدی اندازه گیری شد. پلاتین3، نیکل2، طلای6، روتنیوم1، پالادیوم6 و نقره4 ماکزیمم مقدار هیدروژن تولیدی در بین خانواده های خود داشتند که به ترتیب برابر با 08/1، 9/0، 84/0، 7/0، 64/0 و 52/0 میلی لیتر در یک ساعت بود.