Investigating the roles of important amino acid residues in gtpase activity of elongation factor-Tu (EF-Tu)
Uzama faktörü tunun GTPaz etkinliğindeki önemli aminoasitlerin rollerinin araştırılması
- Tez No: 270402
- Danışmanlar: PROF. DR. VİKTORYA AVİYENTE, YRD. DOÇ. DR. BÜLENT BALTA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Guanozin trifosfat (GTP)/guanozin difosfat (GDP) bağlayıcı G-proteinleri GTPaz aktiviteye sahip olup hücre düzenleyici ve sinyal gönderici potansiyelleri vardır. G-proteinleri GTP ye bağlı oldukları zaman aktif olup, GTP nin hidroliz yolu ile GDP ye dönüşmesinden sonra aktivitelerini yitirirler. G-proteinleri GTP ye bağlı kaldıkları süre boyunca sinyal iletmeye devam ederler. GTP ye bağlı G-proteinlerinin hidroliz mekanizması oldukça önem taşımasına rağmen ayrıntılı bir biçimde bilinmemektedir. GTP nin hidroliz mekanizmasının aydınlığa kavuşması spesifik aminoasitlerin bu tepkimedeki rollerini açıklayabilmek, (fazla/az) sinyal iletme esnasında oluşabilecek tümörlerin oluşumunu açıklayabilecek bilgilerin uzun vadede oluşmasında katkıda bulunacağından büyük önem taşımaktadır.Bulgularımız, Thermus aquaticus ve E.coli canlılarından gelen kristal yapılarında görülen Anahtar 1 bölgesinin, sulu ortama konduğunda çok hareketli ve kararsız bir yapısının olduğunu gösterdi. Henüz simülasyonlarımızın başında gözlemlediğimiz bu alandaki yapısal değişiklikler, Anahtar 1 bölgesinin ne kadar esnek olduğunu göstermektedir.Daha önceki çalışmalarda, özellikle de ribozom tarafından tetiklenen GTP hidroliz reaksiyonunda, His85 aminoasidinin saldıran suyu yönlendirerek geçiş konumuna yardımcı olduğu düşünülmekteydi. Çalışmamız His85 in etkinliği için iki adımın gerekli olduğunu gösterdi: Aktif bölgeye dönmek ve burada kararlı bir yapıya sahip olmak. Aşağıdaki faktörlerin His85 in aktif bölgeye dönmesine yardımcı olduğu düşünülmektedir:i)Protonlanma durumu, örneğin, His85 pozitif yüklü olduğu durumda yüksüz olduğu durumlarına göre daha çok aktif bölgede kalmak istediği belirlenmiştir.ii)Diğer aminoasitler aktif bölgede kalmasına yardımcı olabilir, örneğin, EF-Tu[D87E] mutasyona uğramış yapısından gelen simülasyonlarda, His85 in daha çok aktif bölgede kaldığı saptanmıştır.iii)Muhtemelen, ribozom His85 i aktif bölgeye getirip orada kararlı bir geometri kazanmasına yardımcı olmaktadır.Sonuçlarımız, His85 in aktif bölgede kararlı bir yapıya sahip olmasının, daha önceleri ?Su Sevmeyen Kapı? olarak adlandırılan Val20 ve Ile61 aminoasitleri tarafından sağlandığını göstermektedir. Bu iki aminoasit His85 in aktif bölgeye dönmesine engel oluşturduğu düşünülüyordu. Fakat bulgularımız bunların görevinin His85 e bir engel oluşturmak olmadığını, His85 aktif bölgeye dönünce onun imidazol halkasını bir kıskaç gibi tutarak dönmesine engel olup hidrolize yardımcı olmak olduğunu gösterdi. Bu kararlı yapı büyük ihtimalle ribozomun varlığında daha çok açığa çıkmaktadır.
Özet (Çeviri)
A large number of guanosine triphosphate (GTP)/ guanosine diphosphate (GDP) binding proteins (G-proteins), which usually have intrinsic (and/or stimulated) GTPase activity, are involved in a wide range of cellular regulatory and signal transduction processes. G-proteins generally exist in an active form when bound to GTP and become inactive when GTP is transformed to GDP through a hydrolysis reaction. The longer a GTP-binding protein remains in its active GTP-bound state, the longer it will transmit and amplify a certain signal. The mechanism of GTP hydrolysis is still largely unknown and of great importance to the understanding of the role of specific residues, which may lead to new and novel therapies for cancer.Experimental studies indicated the significance of some amino acid residues, e.g. His85, Asp87, Asp51, Thr62, Val20 and Ile61, for structural properties and GTPase activity of Elongation Factor-Tu (EF-Tu). In our study we aimed the comprehensive explanations of the roles of these amino acids.Our results indicated that, Switch 1 area is very unstable and dynamic when introduced into the solvent medium. Early conformational changes of this region in our simulations are showing the flexibility of the Switch 1 area. Thr62 was determined as the key factor for holding the position of Switch 1 region seen in the crystal structures coming from Thermus aquaticus and Escherichia coli species. On the other hand, Asp51 had no contribution to the position of this region.Previously, it was proposed that His85 stabilizes GTP hydrolysis transition state by orienting the attacking water molecule, especially in the ribosome induced mechanism. In our study two steps were determined for His85 activity: turning into the active site and to have a stable conformation in this site. We proposed that following factors can help His85 rotation into the active site:i)Protonation state of itself e.g. if it bears positive charge it has a tendency to stay in the active site more than the neutral form.ii)Other amino acids can help its stay in the active site e.g. His85 spent more time in the active site in the EF-Tu[D87E] mutant simulation.iii)Ribosome, probably, may bring and stabilize His85 into active site.Our findings suggested the stabilization of His85 in the active site could be achieved by Val20 and Ile61 which were previously called as the ?Hydrophobic Gate? residues. These residues were thought as the barrier for His85 rotation into the active site. However, our results indicated that the mission of Val20 and Ile61 is not forming a barrier for His85 rotation, but assisting the hydrolysis when it turns into the active site by holding the His85 imidazole ring, preventing its rotation, like a clamp. This stabilization probably mostly happens in the presence of ribosome.
Benzer Tezler
- Investigating the impact of histidine 312 active site residue mutation on CO2 reduction activity of Chaetomium thermophilium formate dehydrogenase
Chaetomium thermophilium format dehidrogenazın aktif bölgesinde bulunan histidin 312 aminoasidinin alanin ile değiştirilerek CO2 indirgenmesindeki etkisinin sorgulanması
MUSTAFA BAYRAM
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
BiyokimyaGebze Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BARIŞ BİNAY
- NicC enziminin nikotinat üzerindeki katalitik aktivitesinin kuantum mekanik yöntemlerle incelenmesi
The investigation of the catalytic activity of NicC enzyme on nicotinate with quantum mechanical methods
NERİMAN ELA PEHLİVANOĞLU
- Investigation of protonation state dependent conformational dynamics of the nucleotide binding domain of Hsp70 protein homolog Dnak via computational methods
Hsp70 protein homoloğu dnak'nin nükleotit bağlanma alaninin protonlanma haline bağli konformasyonel dinamiklerinin hesapsal yöntemlerle incelenmesi
UMUT ÇAĞAN UÇAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyofizikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜLENT BALTA
- Investigating the residues that are responsible for pH dependent activity of the atpase domain of DNAK
DNAK nın atpaz domaininin pH bağımlı aktivitesinden sorumlu amino asitlerin araştırılması
UMUT GÜNSEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Biyofizikİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GİZEM DİNLER DOĞANAY
- Kolon kanserinde apolipoprotein E (APO E) gen polimorfizminin araştırılması
The investigation of apolipoprotein E (APO E) gene polymorphism in colon cancer
GÜRLER AKPINAR
