Geri Dön

Mixed-resolution elastic network models for biological supramolecules

Biyolojik süpramoleküller için karışık kaba ölçekte elastik ağ yapı modelleri

PDF İndir

  1. Tez No: 179331
  2. Yazar: AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU LEVİTAS
  3. Danışmanlar: PROF. PEMRA DORUKER TURGUT
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2008
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
  12. Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 127

Özet

Elastik ağ yapı modellerinde yeni geliştirilmiş olan karışık kaba ölçek yaklaşımı, proteinlerin doğal konformasyonunun yüksek ve düşük çözünürlükte bölgeler kullanılarak modellenmesine olanak tanımaktadır. Bu modelde, elastik ağ yapının her bir düğümü, ağır bir atomu (yüksek-çözünürlük), bir rezidü veya rezidü grubunu (düşük-çözünürlük) temsil edebilir. Komşu düğümlerse birbirlerine yaylar ile bağlıdır. Farklı çözünürlükte olan bölgelerdeki düğümlere, uygun etkileşim uzaklıkları ve kuvvet sabitleri atanmalıdır. Bunun için rezidü veya atom bazlı elastik ağ yapı modellerinin değişkenlerini referans alan iki alternatif prosedür geliştirilmiştir. Atom bazlı yaklaşım ile yapılan değişken hesabı, etkileşimleri kolay ve gerçekçi tanımlaması, proteinlere ve bunların RNA/DNA komplekslerine uygulanabilmesi gibi özellikleriyle daha üstün olduğunu ortaya koymuştur. Karışık kaba ölçek metodunun geçerliliği 494 rezidülük triozfosfat izomeraz enziminin iç dinamiğinin araştırılması ile onaylanmıştır. İki monomerden oluşan enzimin kolektif hareketlerinin, `loop 6' bölgesinin kapanması ve enzimin katalitik aktivitesini kontrol etmesindeki rolü ilk kez ortaya çıkarılmıştır. Bir süpramolekül olan ribozomun mRNA, üç tane tRNA ve uzama faktörü Tu ile olan kompleksi (~11000 rezidü), rezidü bazlı ve karışık kaba ölçek modelleriyle çalışılmıştır. Sonuç olarak, işlevsel fonksiyonu olan geniş bölge hareketleri açıkça gözlemlenmiş, mRNA ve tRNA'lar için bir translokasyon mekanizması önerilmiş, ve ribozomal tüneldeki hareketler incelenmiştir. Ribozom yapısında genetik şifreyi çözen merkezle birlikte, kodon ve antikodonlar, klasik tekniklerle elde edilmesi güç olan atom seviyesindeki lokal titreşim dinamiğini incelemek amacıyla modellenmiştir. Sonuçlar, çok alt birime sahip büyük bir proteindeki belirli bileşenlerin titreşimsel dinamiğini tanımlarken, tüm yapının muhafaza edilmesinin önemli olduğunu işaret etmektedir. Karışık ölçekli elastik ağ yapı modelleri, büyük süpramoleküllerin hareketlerini, atom seviyesinde ve yüksek hesapsal verimlilikle incelemek için oldukça kuvvetli bir araçtır.

Özet (Çeviri)

Mixed coarse-graining approach has been recently introduced to the elastic network model to enable the modeling of a protein?s native conformation with regions of high- and low-resolution. In this model, each node of the elastic network may represent a heavy atom (high-resolution), a residue or a group of residues (low-resolution), and close-neighboring nodes are connected by springs. To assign suitable cutoffs and force constants to the nodes in different resolution regions, two alternative procedures which either take the residue-based or atom-based elastic network model parameters as reference are developed. The calculation of parameters with the atom-based approach has proved to be superior due to its straightforward and realistic description of interactions and its applicability to both proteins and their complexes with RNA/DNA. The mixed coarse-graining method is validated by exploring the internal dynamics of the enzyme triosephosphate isomerase with 494 residues. The role of the dimeric enzyme?s collective motions in controlling loop 6 closure and hence the catalytic activity is revealed for the first time. The supramolecular assemblage ribosome in its complex with mRNA, three tRNAs and elongation factor Tu (~11000 amino acids and nucleotides in total) is studied with residue-based and mixed coarse-grained models. As a result, large domain motions with functional importance are clearly observed, a translocation mechanism for mRNA and tRNAs is proposed, and the dynamics of the ribosomal tunnel are investigated. The decoding center with codons and anticodons in ribosome structure is modeled at atomistic level to investigate the local vibrational dynamics, difficult to attain with classical atomistic techniques. The results indicate that retaining the whole structure is critical to describe the collective dynamics of specific components in a large multi-subunit protein. The mixed resolution elastic network models have proven to be a powerful tool to study the dynamics of extremely large supramolecular assemblages at the atomistic scale with high computational efficiency.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    409293

    Analysis of ligand binding effect on enzyme dynamics using elastic network models

    Enzim dinamiği üzerine ligand etkisinin elastik ağ modelleriyle incelenmesi

    HÜSEYİN DOĞA FINDIK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    BiyofizikBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. PEMRA DORUKER TURGUT

  2. Tez No

    139457

    Mixed coarse-graining of large proteins using elastic network model

    Büyük proteinlerin elastik ağ yapı modeli ile karışık kaba-ölçeklenmesi

    AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    Kimya MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. PEMRA DORUKER

  3. Tez No

    536967

    Optimization of fragmentation behaviour of brittle phase in a ductile matrix during mechanical alloying for the production of nano composite powders and final products

    Mekanik alaşımlama sırasında gevrek fazın sünek matris içerisindeki ufalanma davranışlarının optimize edilmesi ve nano kompozit tozu nihai ürün üretimi

    AYDIN ŞELTE

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. BURAK ÖZKAL

  4. Tez No

    507459

    Thermo-elastic analysis and multi objective optimal design of functionally graded flywheel for energy storage systems

    Enerji depolama sistemleri için fonksiyonel derecelendirilmiş volan termoelastik analizi ve çok parametreli optimizasyonu

    ALPER UYAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Uçak Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Uçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. İBRAHİM OZKOL

  5. Tez No

    172194

    Preparation of a lab scale extruder machine and investigation of the periodic surface distortions in extrusion of polyolefins and usage of novel processing aids to overcome these instabilities

    Labaratuvar boyutunda bir ekstruder makinesinin hazırlanması ve poliolefinlerin ekstruzyonunda peryodik biçim bozukluklarının yeni proses iyileştiriciler ile giderilmesi

    AHMET MERİÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. NURSELİ UYANIK

Geri Dön