Geri Dön

Prediction of allosteric key residues and their role in protein folding

Alosterik anahtar reziduların tahmin edilmesi ve protein katlanmasındaki rolü

PDF İndir

  1. Tez No: 245874
  2. Yazar: ŞÖLEN EKESAN
  3. Danışmanlar: PROF. TÜRKAN HALİLOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2009
  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: 83

Özet

Protein dinamiğinin bir parçası olarak alosteri, protein aktivitesinin denetiminde önemli bir rol teşkil eder. Alosterinin, birbirinden uzak iki alosterik nokta arasında bulunan anahtar rezidular üzerinden geçen bilgi patikaları aracılığıyla sağlandığına inanılır. Bu anahtar reziduların tahmin edilmesi, protein alosterisini anlamak açısından bir kilometre taşı oluşturacaktır. Bu çalışmada, işlevsel reziduların tahmini yeni ileri sürülen Monte Carlo (MC) patika yaratma yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Bu yöntemde protein yapısı bir amino asit ağ yapısı olarak ele alınır ve rezidular-arası etkileşmeler bir potansiyel fonksiyon ile tanımlanır. Kullanılan potansiyel fonksiyon türünün etkileri dört farklı potansiyel fonksiyon denenerek çalışılmış ve etkileşmeleri en iyi tanımlayan potansiyel fonksiyon olarak atomistik potansiyel fonksiyon seçilmiştir. MC patika yaratma, üç farklı yaklaşım ile incelenmiştir; 1) iki rezidu arası patika yatarımı (BTR), 2) belirli sayıda adımdan oluşan patika yaratımı (PSNS), ve 3) sınırsız sayıda adımdan oluşan patika yaratımı ve yakınlık, aradalık ve kümeleme katsayısı gibi ağ yapı parametrelerinin hesaplanması (ISP). Bu yaklaşımlar kullanılarak; Shaker potasyum kanalı ve HIV-1 proteaz gibi sistemlerin çalışılmasında, bir tek en kısa patika elde etmekten ziyade patika toplulukları yaratılmıştır. Ek olarak, MC patika yaratma, monomer içi ve monomerler arası ve de aynı proteinin faklı yapılarındaki iletişim çalışmalarına da uygulanmıştır. Elde edilen bu bilgilerin birleştirilmesi sonucu katalitik, bağlanma ve alosterik fonksiyonlar açısından önemli reziduların bir listesi açığa çıkmıştır. Bu ileri sürülen reziduların protein katlanmasındaki rolleri, robotik hareket planlama kavramlarına dayanan bir algoritma ile yapılan protein katlanma simulasyonları üzerinden çalışılmıştır. Katlanma rotaları boyunca reziduların yaptığı kontaklar incelenmiş ve katlanmaya yön veren ilk kontakları oluşturan rezidular teşhis edilmiştir. İlginçtir ki bulunan bu rezidular patika analizlerinde yüksek yakındalık ve aradalık değerleri gösteren rezidular arasında yer almaktadır. Sonuç olarak bu çalışma, iletişim patikalarının evrimsel olarak korunduğunu ve MC patika yaratma yönteminin hem alosteri hem protein katlanmasındaki önemli reziduları tahmin etmekte başarılı bir yöntem olduğunu önermektedir.

Özet (Çeviri)

Allostery, an aspect of protein dynamics, is crucial in regulation of protein activity.It is believed that allostery is maintained through communication pathways of keyresidues residing within distant allosteric sites. Prediction of these key residues therefore,would be a milestone in understanding protein allostery. In this study, predictionof functional residues is carried out by a newly proposed Monte Carlo (MC) path generationmethod, where the protein structure is considered as a network of amino acidresidues and inter-residue interactions are described by a potential function. Study ofthe effect of the type of the potential function used, is carried out with four differentpotential functions, among which atomistic potential function is found to be the best todescribe the interactions. Three different approaches of MC path generation are studied;1) generating paths between two residues (BTR), 2) generating paths with specificnumber of steps (PSNS) and analyzing residue frequencies, and 3) generating infinitestep paths (ISP) and calculating network parameters such as closeness, betweennessand clustering coefficient. In studying Shaker potassium channel and HIV-1 proteasesystems using these approaches, paths are generated in ensembles rather than obtaininga single shortest path. MC path generation is also applied to study the communicationwithin and between different monomers of a structure and different structures of aprotein. Combined information from these approaches reveals a list of functionally importantresidues, such as catalytic, binding and allosterically important sites. The roleof these proposed residues in protein folding is studied through trajectories of proteinfolding simulations, algorithm of which is based on robotic motion planning. Throughthe folding trajectories, residue contacts are analyzed and residues that form initialcontacts and conduct folding are identified. Interestingly these residues are noticed tobe among those that display high closeness and betweenness values in pathway analysiscarried out for the native state of the proteins. Overall, this study suggests thatcommunication pathways are evolutionarily conserved and MC path generation is aneffective method for prediction of residues that are important in both allostery andprotein folding.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    836743

    Investigating the potential of incorporating protein language models (pLMs) into ML/DL approaches for enhanced prediction of allosteric sites in proteins

    Proteinlerdeki allosterik bölgelerin gelişmiş tahmini için protein dil modellerini (pLM'ler) ML/DL yaklaşımlarına dahil etme potansiyelinin araştırılması

    MOAAZ UR REHMAN AZHAR KHOKHAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKoç Üniversitesi

    Bilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ATTİLA GÜRSOY

    PROF. DR. ZEHRA ÖZLEM KESKİN ÖZKAYA

  2. Tez No

    459386

    An integrated computational and experimental approach to allosteric control mechanism of biomolecular processes

    Biyomoleküler süreçlerin alosterik kontrol mekanizmasına hesaplamalı ve deneysel entegre bir yaklasım

    FİDAN SÜMBÜL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    BiyofizikBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TÜRKAN HALİLOĞLU

  3. Tez No

    689420

    Development of a hybrid methodology for investigation and manipulation of functional mechanisms of biological macromolecules with a focus on non-globular proteins

    Globüler olmayan proteinler kapsamında biyolojik makromoleküllerin işlevsel mekanizmalarının incelenmesi ve manipülasyonu için hibrid bir yöntemin geliştirilmesi

    BURÇİN ACAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    BiyofizikBoğaziçi Üniversitesi

    PROF. DR. AHMET ADEMOĞLU

    PROF. DR. TÜRKAN HALİLOĞLU

  4. Tez No

    559449

    Predicting potential allosteric communication pathways in pyruvate kinase using residue network model

    Rezidü ağ modelini kullanarak piruvat kinazdaki potansiyel allosterik iletişim yollarının tahmini

    ZEHRA SARICA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU LEVİTAS

  5. Tez No

    371749

    Conformational transitions of proteins using multi-scale modeling approaches

    Çok ölçekli modelleme yaklaşımları ile proteinlerin konformasyonel geçişleri

    ARZU UYAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    BiyofizikBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. PEMRA DORUKER TURGUT

Geri Dön