Alfa-glukozidaz enziminin yapısal özelliklerinin moleküler dinamik simülasyon yöntemi ile incelenmesi
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 1011771
- Danışmanlar: PROF. DR. KADİR DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyofizik, Biophysics
- Anahtar Kelimeler: Amino asitler, Moleküler dinamik, Proteinler, Amino acids, Molecular dynamic, Proteins
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Proteinlerin üç boyutlu yapıları, onların biyolojik işlevlerini anlayabilmek ve moleküler düzeyde gerçekleşen etkileşimleri çözümleyebilmek açısından temel bir öneme sahiptir. Özellikle enzimler gibi biyokatalizör proteinlerin yapısal kararlılığı, konformasyonel esnekliği ve moleküler etkileşimleri hem biyolojik süreçlerin düzenlenmesinde hem de ilaç tasarımı gibi terapötik uygulamalarda belirleyici rol oynamaktadır. Kanın glukoz seviyelerinin düzenlenmesinde kritik bir öneme sahip olan α-Glukozidaz enziminin ise karbonhidrat metabolizmasında disakkaritlerin glukoza parçalanmasında biyokatalizör olarak görev aldığı ve bu enzimin işlevsel bozukluklarının, tip 2 diyabet ve Pompe hastalığı gibi metabolik bozukluklarla ilişkili olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, α-glukozidaz enziminin yapısal ve dinamik özelliklerinin detaylı incelenmesi hem hastalıkların moleküler temellerini anlamak hem de yeni tedavi yaklaşımları geliştirmek açısından önemlidir. X-ışını Kristalografisi, Nükleer Manyetik Rezonans (NMR), Kriyojenik Elektron Mikroskobu (Cryo-EM) gibi deneysel yöntemler, enzimin atomik yapısını çözümlemekte başarılı olsa da proteinlerin canlı ortamda sergilediği dinamik davranışları ve geçici konformasyonel durumlarını anlamakta çoğu zaman yetersiz kalmaktadırlarBu tez çalışmasında, α-glukozidaz enziminin çözelti ortamı içerisindeki yapısı ve konformasyonel esnekliği, Moleküler Dinamik (MD) simülasyon yöntemi kullanılarak atomik düzeyde incelenmiştir. Elde edilen veriler, enzimin kararlı bir temel yapıya sahip olmasının yanında aktif bölge çevresinde esnek yüzey bölgelerini de barındırdığını göstermiştir. Bu esneklikler enzime, substrat bağlanmasını kolaylaştırıcı ve katalitik işlevleri destekleyici yönde işlevler kazandırdığını işaret etmektedir. Buna karşılık, yapının iç kısmındaki kararlı aminoasit kalıntılarının, enzimin genel yapısal bütünlüğünü koruyan bir iskelet görevini yürüttüğü görülmüştür. Elde edilen simülasyonlar verileri üzerine yapılan“Kare Ortalama Karekök Yer Değiştirme (RMSD)”,“Kare Ortalama Karekök Dalgalanma (RMSF)”,“Jirasyon Yarıçapı (Rg)”ve“Çözeltiye Maruz Kalan Yüzey Alanı (SASA)”analizleri ve bunların yanında,“Ana Bileşen Analizi (PCA)”ve“Serbest Enerji Yüzeyi (FEL)”hesaplamaları, enzimin yapısal evrimini, baskın hareket yönlerini ve düşük enerjili konformasyonel geçişlerini tanımlamaya olanak sağlamıştır. Tüm bu analiz ve hesaplamalara ek olarak, hidrojen bağları ve tuz köprüleri gibi moleküller arası etkileşimlerin zamana bağlı olarak değişimi elde edilerek, yapının hem iç bölgelerinin kararlıitesini koruma mekanizmaları hem de çevresel değişimlere yanıt verebilme kapasitesi ortaya konulmuştur. Bulgular, enzimin iç bölgesinde kararlı bir yapı sergilediğini, aktif bölge çevresindeki esnek yüzey bölgelerinin (örneğin, Pro218-Pro234 döngüsü) ise substrat bağlanmasını desteklediğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The three-dimensional structures of proteins are of fundamental importance for understanding their biological functions and analyzing molecular-level interactions. Particularly for biocatalytic proteins like enzymes, structural stability, conformational flexibility, and molecular interactions play a decisive role in regulating biological processes and in therapeutic applications such as drug design. The α-glucosidase enzyme plays a critical role in regulating blood glucose levels by catalyzing the breakdown of disaccharides into glucose in carbohydrate metabolism. Dysfunctions of this enzyme are associated with metabolic disorders such as type 2 diabetes and Pompe disease. Therefore, a detailed investigation of the structural and dynamic properties of α-glucosidase is essential for understanding the molecular basis of these diseases and developing novel therapeutic approaches. Although traditional structural biology methods (X-ray crystallography, NMR, Cryo-EM) successfully resolve the enzyme's atomic structure, they often fall short in capturing the dynamic behaviors and transient conformational states exhibited by proteins in their başlangıç environment. In this thesis, the structural stability and conformational flexibility of α-glucosidase at the atomic level were evaluated using molecular dynamics (MD) simulations. The obtained data indicate that the enzyme possesses a stable core structure while harboring flexible surface regions around the active site. This observed flexibility, particularly in the active site, facilitates substrate binding and supports catalytic function. Conversely, stable amino acid residues in the protein's interior form a structural scaffold that maintains the enzyme's overall structural integrity. Additionally, RMSD, RMSF, Rg, and SASA analyses—coupled with principal component analysis (PCA) and free energy landscape (FEL) calculations—enabled the characterization of the enzyme's structural evolution, dominant motion vectors, and low-energy conformational transitions. Furthermore, by analyzing the time-dependent evolution of intermolecular interactions (such as hydrogen bonds and salt bridges), the mechanisms underlying its intrinsic stability and its capacity to respond to environmental changes were elucidated. The findings demonstrate that the enzyme exhibits a stable architecture in its core region, while flexible surface regions surrounding the active site (e.g., the Pro218–Pro234 loop) facilitate substrate binding.
Benzer Tezler
- İnfertil erkeklerde seminal plazma alfa glukozidaz düzeyi ve IVF / ICSI sonuçlarının değerlendirilmesi
Evaluation of seminal plasma alpha glucosidase level and IVF / ICSI results in infertile men
ÖZGE TUTAK SERTKOL
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
Histoloji ve Embriyolojiİstanbul Yeni Yüzyıl ÜniversitesiHistoloji ve Embriyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜLAY İREZ
- Juvenil pompe hastalığı düşünülen olgularda klinik belirteçlerin tanıya katkısının belirlenmesi
Determination of contribution of clinical markers to diagnosis in cases considering juvenile pompe disease
ELİF AKKAYA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2020
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıDokuz Eylül ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYŞE SEMRA HIZ
- Geç başlangıçlı pompe hastalığı' NDA semptom taraması ile tanı algoritması oluşturulması
Making A diagnostic algorithm of late onset pompe disease with symptoms
UĞUR CAN KARA
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2019
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıKırıkkale ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELDA FATMA BÜLBÜL
- Bitkilerde yaygın olarak bulunan bazı antosiyaninlerin anti-diyabetik aktivitelerinin In Silico analizler yoluyla araştırılması
Investigation of the anti-diabetic activities of someanthocyanins common in plants through in silico analysis
CİHAN DEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiKilis 7 Aralık ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEKTAŞ TEPE
- Muğla Bölgesi' nden elde edilen yenilebilir yabani mantarların biyolojik aktiviteleri
Edible wild mushrooms obtained from Muğla region biological activities
HATİCE BEKCİ
Doktora
Türkçe
2020
Gıda MühendisliğiErciyes ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA ÇAM
DOÇ. DR. AHMET CUMAOĞLU