Geri Dön

Investigation on conformational changes of slow and fast forms of thrombin by molecular dynamics simulation

Trombinin yavaş ve hızlı formlarının konformasyon değişimlerinin moleküler dinamik simulasyonu ile incelenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 244811
  2. Yazar: ÖZGE KÜL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. VİLDAN ADAR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya, Chemistry
  6. Anahtar Kelimeler: Trombin, konformasyon, GROMACS, Moleküler DinamikSimulasyonu, konformasyonel degisim
  7. Yıl: 2009
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 134

Özet

Trombin; bir serin proteazdır ve kanın pıhtılasmasının son basamagındaki önemlirolü nedeniyle yeni antikoagulan ilaçların gelistirilmesinde temel hedef olmayadevam etmektedir. Trombin kan plazmasında iki önemli rol oynamaktadır.Trombinin antikoagulant (yavas) formundan prokoagulant (hızlı) formuna geçisitrombin çeliskisi olarak bilinir (Griffin,1995) ve çok ilgi duyulan bir konudur.Literatürde bazı X-ısını ve deneysel çalısmalar olmasına ragmen, bu çalısmalartrombinin yapısal degisikliklerini açıklamak için yeterli degildir.Son yıllarda protein yapılarının, dinamiginin ve kararlılıgının incelenmesindeMoleküler Dinamik (MD) simulasyonu sıklıkla kullanılmaktadır. Bu çalısmada MDsimulasyon hesaplamalarıyla, trombinin yavas-hızlı formlarının geçisini vebaslangıç yapısının simulasyon sonuçlarına etkisini gözlemlemek hedeflenmistir.Elde edilen sonuçlar trombinin vücut içerisindeki fonksiyonlarını kontrol edebilmekiçin yenilikçi stratejilere öncülük edebilir.Bu çalısmada trombinin farklı çözünürlük degerlerine sahip olan kristal yapıları(çözünürlük degerleri1.92 Å, 2.20 Å, 2.0 Å , 2.20 Å ve sırayla pdb kodları 1ppb,1qhr, 1qj1,1qj6 olan yapılar) için GROMACS 3.3.1 yazılımı moleküler dinamiksimulasyon hesaplamalarında kullanılmıstır. Bu çalısmanın ilk kısmındasimulasyon için gerekli baslangıç yapıları, Protein Veri Bankası'ndaki tüm trombinyapıları incelenerek seçilmisir. Burada amaç tam zincirli trombin yapılarınıbelirlemektir. Simulasyon kısmında ise ilk önce optimum kosullar belirlenmistir. Buyolla elde edilen sonuç dosyaları GROMACS yazılımı yardımıyla analiz edilmistir.Bir proteinin kararlılıgı ve konformasyonel degisimi kare ortalamasının karekökünün zamana baglı degisimi elde edilerek incelenmistir. Böylece simulasyonboyunca proteinin dengeye ulasıp ulasmadıgı belirlenebilir. Ayrıca proteinyapısındaki aminoasitlerin yapıdaki konformasyonel degisime etkisi belirlenmistir.Yapının ortalama boyutu, potansiyel enerjinin simulasyon zamanına baglıdegisimi, hidrojen bagı sayısı, çözücü ulasılabilir yüzey alanları incelenmis,trombinin yavas ve hızlı formların geçisine neden olan aminoasitler simulasyonhesaplamalarıyla gözlenmistir. Bunun yanı sıra ne türde ikincil yapılarınkonformasyonel degisimi etkiledigini anlamak için GROMACS yazılımındakiDSSP programı kullanılmıstır. Böylece trombin yapılarındaki - heliks ve -tabakaikincil yapılarının kararlılıgı belirlenmistir. Konformasyonel degisiklige neden olanaminoasitlerin düzensiz ikincil yapıda oldukları gözlenmisitr.MD simulasyon çalısmalarında çözünürlük degerleri çok önemlidir. En düsükçözünürlük degerine sahip (1.92 Å) olan 1ppb trombin yapısı en iyi sonuçlarıgöstermistir. Bu çalısmada yapının dengeye 2 ns dan sonra geldigi görülmektedir.Ayrıca 1ppb yapısı simulasyon boyunca en küçük potansiyel enerjiye sahiptir.Dahası konformasyonel degisim dört yapı içinde sadece 1ppb yapısındagözlenmistir. Bu çalısmada, 1ppb trombin yapısının vücut içerisindekikonformasyonel degisimini anlamak için moleküler dinamik simulasyonlarındakullanılabilecek en mantıklı yapı oldugu belirlenmistir. Enerji minimizasyonu için ilkönce basit bir minimizasyon yöntemi olan ani-düsüs (steepest descent).dahasonra ise daha çok zaman alan ve daha dogru sonuçlar veren karsılıklı degisim(conjugate gradient) metodları kullanılarak literatürdeki sonuçlardan dahaanlasılabilir sonuçlar elde edilmistir. Ayrıca 1ppb trombin yapısının hem yavashem de hızlı formları için Na+ baglanma bölgesinde de literatür sonuçlarına uygunolarak simulasyon boyunca konformasyonel bir degisiklik gözlenmemistir.

Özet (Çeviri)

Thrombin is a serine protease and remains the primary target for the developmentof novel anticoagulants because of its position at the end of the blood clottingcascade. Thrombin plays two important roles in hemostasis. The switch fromanticoagulant (slow) to procoagulant (fast) form of thrombin known as the thrombinparadox (Griffin,1995) and has a great interest. Although there are some X-rayand experimental studies in the literature, these studies aren?t sufficient to explainthe structural and conformational changes of thrombin.In recent years, Molecular Dynamics (MD) Simulation is often used for studyingthe protein structures, dynamics and stability. In this study it was aimed to observeslow fast transition and effect of starting structures on simulation studies wereaimed by MD simulation calculations. Obtained results may lead to innovativestrategies for control of thrombin functions in vivo.In this study for the crystal structures of thrombin having different resolution values(resolution values 1.92 Å, 2.20 Å, 2.0 Å , 2.20 Å and respectively pdb codes 1ppb,1qhr, 1qj1,1qj6) GROMACS 3.3.1 software package was used for moleculardynamic simulation calculations. At the first part of the work described herein, theinitial structures were selected with the examination of all thrombin structures inProtein Data Bank. Thus it was aimed to identify the full lenght chain thrombinstructures. In the simulation part firstly the optimum conditions were identified. Theobtained out.put files were analyzed by using GROMACS software. The stabilityand conformational drift of a protein is provided by root mean square deviation ofthe protein coordinates from their initial values as a function of time. In this waywhether the protein reached the equilibrium or not during the simulation can beidentified. Moreover the effect of aminoacids on conformational transition wereidentified.. An approximate measure of the average size of the structure, thepotantial energy fluctuations versus simulation time, number of hydrogen bonds,solvent accessible surface area were examined, and the residues that are linkedto the slow fast transition of thrombin structures were observed by simulationcalculations. Besides to understand which kind of secondary structures effect theconformational changes DSSP program in GROMACS software package wasused. Thus the stability of -helix and - sheet secondary structures wereidentified in thrombin structures. It was observed that the residues that lead toconformational changes are in irregular coil secondary structure.The resolution values are very important for MD simulation studies. 1ppb thrombinstructure has the smallest resolution value (1.92 Å) shows the best results. In thisstudy it was seen that 1ppb reached equilibrium after 2 ns. Also 1ppb has thelowest potential energy during the simulation. Moreover, conformational transitionwas observed only for 1ppb among these four structures. In this study, it wasshown that 1ppb is a reasonable structure that can be used in molecular dynamicssimulations to understand the conformational changes of thrombin in vivo. Forenergy minimisation with the usage of firstly steepest descent which is a basicminimisation method and then conjugate gradient which is more time-consumingand effective method we obtained more reasonable results than literature. Also weobserved that Na + binding sites of 1ppb thrombin structure remain unchangedduring the simulation for both slow and fast forms.Keywords Thrombin, conformation, Molecular dynamics simulation, GROMACS,conformational changes

Benzer Tezler

  1. Tez No

    201834

    The molecular investigation of the effects of simvastatin, a cholesterol reducing drug, on different rat skeletal muscle tissues

    Kolesterol düşürücü simvastatinin farklı sıçan iskelet kas dokuları üzerindeki etkilerinin moleküler düzeyde incelenmesi

    NİHAL ŞİMŞEK ÖZEK

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2007

    BiyofizikOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FERİDE SEVERCAN

  2. Tez No

    46196

    Taç eter sübstitüe yeni ftalosiyoninlerin siklik voltametri ile incelenmesi

    Başlık çevirisi yok

    DİLEK COŞKUNER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1995

    Kimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. NÜKHET TAN

  3. Tez No

    284601

    HIV-1 proteaz enziminin inhibitörleriyle etkileşimi esnasındaki konformasyonel değişikliklerin teorik incelemesi ve yeni analogların tasarımı

    Theoretical investigation on conformational changes of HIV-1 protease enzyme during interaction with its inhibitors and design of new analogues

    MERVE SENEM AVAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2011

    Eczacılık ve FarmakolojiHacettepe Üniversitesi

    Kimya Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. VİLDAN ADAR

  4. Tez No

    667942

    The investigation of mechanistic differences of Rac1P29S and Rac1A159V activation via molecular dynamics simulations

    Başlık çevirisi yok

    SİMGE ŞENYÜZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    BiyofizikKoç Üniversitesi

    Hesaplamalı Bilimler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEHRA ÖZLEM KESKİN ÖZKAYA

    PROF. DR. ATTİLA GÜRSOY

  5. Tez No

    421156

    Effect of potential co-chaperone MZB1 on chaperone Grp94

    Olası koşaperon MZB1 proteininin Grp94 şaperonu üzerindeki etkisi

    MUSTAFA BARBAROS DÜZGÜN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Biyokimyaİstanbul Teknik Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NEVİN GÜL-KARAGÜLER

Geri Dön