Molecular Docking Study on Interaction of Polyvinyl Alcohol (PVA) with Group IA Bacteriocin

Abstract

PVA with the molecular formula (C2H4O)n is a polymer prepared from polyvinyl acetates by replacing acetate groups with hydroxyl groups. It is a synthetic polymer with low surface tension, flexible and soft, water-soluble and crosslinkable thanks to the hydroxyl groups in its structure, biodegradable and non-toxic due to the carbon bonds in its chain. Bacteriocins are compounds of a protein nature that are ribosomally synthesized by bacteria and suitable for use as a filler in polymer matrices, especially in food packaging systems, and drug design because they are natural antimicrobial compounds sensitive to various enzymes and do not disrupt the physicochemical structure of foods while inhibiting pathogenic microorganisms. Considering their biochemical properties, they are generally divided into 4 different classes. The fact that Nisin and PVA have a structure that can serve a common purpose and have superior properties made us wonder about the interaction and bonding modes between these two. Molecular docking work is important because it prevents time, energy, and economic consumption and prepares the ground for the synthesis of new and advanced materials that are likely to be obtained in the laboratory environment. Therefore, in this study, Nisin bacteriocin (in Group IA) was chosen as the target, and a single monomer of the PVA polymer was chosen as the ligand, and the interaction between them was simulated by molecular docking method. A rational depiction of ligand-protein binding interactions was made.

(C2H4O)n moleküler formülüne sahip PVA, asetat gruplarının hidroksil gruplarıyla değiştirilmesiyle polivinil asetatlardan hazırlanan bir polimerdir. Düşük yüzey gerilimli, esnek ve yumuşak, yapısındaki hidroksil grupları sayesinde suda çözünür ve çapraz bağlanabilir, zincirindeki karbon bağları sayesinde biyolojik olarak parçalanabilen ve toksik olmayan sentetik bir polimerdir. Bakteriyosinler, bakteriler tarafından ribozomal olarak sentezlenen, çeşitli enzimlere duyarlı doğal antimikrobiyal bileşikler olmaları ve patojenik mikroorganizmaları inhibe ederken gıdaların fizikokimyasal yapısını bozmamaları nedeniyle özellikle gıda paketleme sistemlerinde ve ilaç tasarımında polimer matrislerde dolgu maddesi olarak kullanıma uygun, protein niteliğindeki bileşiklerdir. Biyokimyasal özelliklerine göre genel olarak 4 farklı sınıfa ayrılırlar. Nisin ve PVA'nın ortak bir amaca hizmet edebilecek yapıya ve üstün özelliklere sahip olmaları, bu ikisi arasındaki etkileşim ve bağlanma modlarını merak etmemize neden oldu. Moleküler yerleştirme çalışması, zaman, enerji ve ekonomik tüketimin önüne geçmesi ve laboratuvar ortamında elde edilmesi muhtemel yeni ve ileri malzemelerin sentezine zemin hazırlaması nedeniyle önemlidir. Bu nedenle bu çalışmada hedef olarak Nisin bakteriyosini (Grup IA'da), ligand olarak da PVA polimerinin tek bir monomeri seçilmiş ve aralarındaki etkileşim moleküler yerleştirme yöntemi ile simüle edilmiştir. Ligand-protein bağlanma etkileşimlerinin rasyonel bir tasviri yapılmıştır.