Rigid molecular docking in virtual environments with haptic feedback
Sanal ortamlarda haptik geri beslemeli katı moleküler kenetlenme
- Tez No: 182068
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. ÇAĞATAY BAŞDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Biyoteknoloji, Computer Engineering and Computer Science and Control, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2006
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 77
Özet
Bu tez çalışmasında, moleküler etkileşimlerin sanal ortamlarda haptik geri-beslemeliolarak gösterilip simülasyonunun yapılması amacıyla verimli hesaplama yöntemlerigeliştirilmiştir. Simülasyonlarımızda, haptik cihaz kılavuzluğunda katı ilaç molekülü proteinyüzeyindeki kenetlenme bölgesine götürülür, ilaç molekülü üzerinde oluşan kuvvetlerhesaplanıp ölçeklenerek kullanıcıya gerçek zamanlı olarak sanal ortamlarda yansıtılır. Buçalışmada, haptik arayüzün, bağlanma bölgesindeki ilaç molekülünün başlangıç konumununtespitinde bir ön aşama olarak kullanıldığında, bağlanma işlemini hızlandırdığını vebağlanma hatalarını azalttığını gösteriyoruz. İlaç molekülünün haptik cihaz yardımıylakenetlenme bölgesine yerleşimi ve kabaca hizalanmasını takiben, ilacın bağlantı bölgesindekison konumunu yeni bir hesaplama yöntemi ile buluyoruz. Bu yaklaşımda, ilaç molekülünü endüşük potansiyel enerji seviyesini arayan katı bir cisim gibi görüyoruz. İlaç molekülünün katıcisim konumlarının hesaplanması moleküler etkileşim kuvvetlerinin etkisi altında kalarakhareket eden atomlarının yeni pozisyonları kullanılarak en küçük kareler yaklaşımıylayapılmıştır. Önerilen yaklaşım standart katı cisim formülasyonlarını kullanan molekülersimülasyon yöntemlerine göre hesaplamalı açıdan daha verimlidir. Ek olarak, proteinyüzeylerinin etkileşimli olarak görselleştirilmesi ve olası bağlanma bölgelerinin tespitiamacıyla yeni bir haptik görselleştirme yöntemi önerilmiştir. 6 denekle yürüttüğümüzdeneysel çalışmalarımız göstermiştir ki, görsel ve haptik öğelerle beslenen denekler gerçekbağlanma bölgesini yanlış bölgelerden başarı ile ayırt etmişlerdir. Bunun yanında,önerdiğimiz hesaplamalı yöntemi kullanarak ilaç molekülünün bağlanma bölgesinde ilkhizalanmasını takiben molekülün en son konumu da başarıyla bulmuşlardır.
Özet (Çeviri)
In this thesis, we present computationally efficient methods for visualization andsimulation of molecular interactions in virtual environments with haptic feedback. In oursimulations, the haptic device is used to guide a rigid ligand molecule into a receptor sitewhile the molecular forces acting on the ligand molecule are scaled and reflected to the userin real-time. We demonstrate that the presence of a haptic interface accelerates the bindingprocess and reduce the binding errors if it is used as a precursor to estimate the initialconfiguration of the ligand molecule at the binding site. After placement and rough alignmentof the ligand molecule inside the binding cavity with the help of a haptic device, we use anovel computational approach to determine the final binding configuration of the ligandmolecule. In this approach, the ligand molecule is treated as a rigid body seeking for thelowest potential energy configuration. The rigid body configurations of the ligand moleculeis calculated in a least square sense using the new positions of its atoms moving under theinfluence of molecular interaction forces. The proposed approach is computationally moreefficient than the molecular simulation methods that utilize the standard rigid-bodyformulations. We also present new methods for haptic visualization of a protein surfaceinteractively to search for potential binding sites. Our experimental studies with 6 subjectsshow that subjects can successfully identify the true binding site among the 5 potentialbinding sites using visual and haptic cues. In addition, we show that the proposed distanceminimization approach can be used to find the final configuration of a ligand molecule insidethe binding cavity after it is initially aligned by the subject.
Benzer Tezler
- Accelerating molecular docking using machine learning methods
Kenetleme hesaplarının makine öğrenme metotları ile hızlandırılması
ABDULSALAM YAZID BANDE
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri Ana Bilim Dalı
Assist. Prof. Dr. SEFER BADAY
- Investigation of novel pharmacological chaperones against gaucher disease
Gaucher hastalığına yönelik yeni farmakolojik şaperonların bulunması
BÜGE YILMAZER
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
BiyomühendislikBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞEFİKA KUTLU ÜLGEN
DOÇ. DR. ELİF ÖZKIRIMLI ÖLMEZ
- Does host mucin - salmonella adhesion interaction steer disease invasiveness?: A comparative study using common clinically important serovars
Konak müsin - salmonella tutunma etkileşimi hastalığın invazyasyonunu etkiliyor mu?: Klinik olarak önemli yaygın serovarların kullanıldığı karşılaştırmalı bir çalışma
DENİZ TUNALIER
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YEŞİM SOYER KÜÇÜKŞENEL
- Experimental and computational studies of interactions between small molecules and DNA
DNA ve küçük moleküller arasındaki etkileşimlerin deneysel ve hesapsal çalışmaları
MERVE BİÇEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
KimyaMarmara ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. NİKLAAS J. BUURMA
PROF. DR. SAFİYE ERDEM
- Identification of novel inhibitors targeting putative dantrolene binding site for ryanodine receptor 2
Ryanodine reseptörü için dantrolene bağlanma bölgesi hedef alınarak yeni inhibitör tanımlama
CEMİL CAN SAYLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyofizikİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEFER BADAY