Experimental and computational studies of interactions between small molecules and DNA
DNA ve küçük moleküller arasındaki etkileşimlerin deneysel ve hesapsal çalışmaları
- Tez No: 290365
- Danışmanlar: DR. NİKLAAS J. BUURMA, PROF. DR. SAFİYE ERDEM
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
DNA tüm organizmalar ve bazı virüslerin canlılık işlevleri ve gelişmeleri içingerekli genetik materyalleri taşıyan bir nükleik asittir. Protein sentezi sırasında bubilgi, genetik kodlar ile okunarak amino asit dizileri belirlenir. Bu esnada DNA'dakibilgi RNA'ya kopyalanır (transkripsiyon). Bütün bu prosesler, DNA'ya bağlanabilenya da onunla etkileşime girebilen moleküller (ligandlar) tarafından düzenlenir.Ligandlar, DNA ile çeşitli bağlanma yollarını tercih ederek etkileşime girerler.Son yıllarda, DNA'nın küçük oluğuna (minor groove binding) bağlanabilen ya daDNA baz dizileri arasındaki boşlukta durarak (interkalasyon modu) bazlarla ? - ?etkileşimleri sergileyen ligandların gerek deneysel tasarımı gerekse hesapsalyöntemlerle incelenmeleri önem kazanmıştır.Birçok aromatik yapıya sahip ligandlar biyosensör uygulamalarında veantitümör, antikanser aktiviteye sahip olmaları sonucu ilaç tasarımındakullanılmaktadır. Aromatiklik ve konjuge sistemlerin göze çarpan optik vespektroskopik özellikleri, bu bileşiklerin bağlanma modlarının deneysel çalışmalarlaincelenmelerini sağlamaktadır. Bugüne kadar çeşitli ligandların DNA'ya küçük oluküzerinden mi yoksa interkalasyon modunda mı bağlandığı konusunda araştırmalaryapılmıştır. Ancak, eldeki veriler DNA-ligand etkileşimlerine çok fazla ışıktutamamıştır. Literatürde, tez konusunu oluşturan tertiyofen ve monomerik fluoresansçekirdek ligandlarının DNA ile etkileşimlerine ait bir çalışmanın yapılmadığıgözlenmiştir. Tertiyofen yerine çok değişik gruplarla substitüye olmuş politiyofenbazlı ligandların çalışıldığı birkaç makale bulunmaktadır. Literatürde, ligandlarımızınyapılarından çok daha farklı ligandların sentezi, biyofiziksel çalışmaları ya da bu türbileşiklerin sadece hesapsal çalışmaları göze çarpmaktadır.Tez çalışmam, 3 genel başlık altında toplanabilir :1) Tertiyofenin sentezi,2) Tertiyofen ve fluoresans çekirdek ligandlarının biyofiziksel çalışmaları,3) Tertiyofen ve fluoresans çekirdek ligandlarının çeşitli DNA dizilerine dokingişlemleri ve moleküler dinamik çalışmaları.Biyofiziksel çalışmalar, UV-görünür bölge, CD spektroskopisi tekniklerikullanılarak yapılmıştır. Viskozite çalışmaları da ligandların bağlanma modlarıhakkında fikir edinilebilmesini sağlamıştır.Hesapsal çalışmalarda, doking için Autodock Vina, PLANTS; DNA yapıanalizi için X3DNA, 3DNAscape; moleküler dinamik simulasyonları için AMBERprogramları kullanılmıştır. Serbest bağlanma enerjileri MM-PBSA ve MM-GBSAmethodları kullanılarak hesaplanmıştır.Ligand yapılarının (özellikle zincir uzunluğu, katyonik grubun pozisyonu,moleküldeki dönebilen bağlar ve rijit yapıların) bağlanma modu ve DNA'ya bağlanmailgisi üzerindeki etkileri irdelenmiştir. X3DNA analiz çalışmaları ile DNA `daki küçükoluk genişliğinin ve bazı DNA baz parametrelerinin ligand varlığında ve yokluğundakisonuçları kıyaslanarak değişip değişmediği araştırılmıştır.İki ligand karşılaştırıldığında yukarıdaki etkiler göz önüne alınarak tertiyofeninDNA'nın küçük oluğuna zayıf H-bağları etkileşimi yaparak bağlandığı deneysel vehesapsal verilerle gösterilmiştir. Fluoresans çekirdek ligandı ise, daha çokinterkalasyon boşluğunda kalmayı tercih etmesine rağmen bazen küçük oluktada dazayıf H-bağları ile durabilmektedir. Deneysel ve hesapsal veriler fluoresans çekirdekligandının DNA ile daha güçlü etkileşime girebilen bir molekül olduğunugöstermektedir.Temmuz 2011 Merve BİÇEN
Özet (Çeviri)
In the last decades, many studies based on both DNA and ligands bound toDNA sequences as minor-groove binders or intercalators have received muchattention.DNA is well-known as the molecule that carries the necessary geneticinformation in a living organism. The central dogma of molecular biology holds thatthis genetic information being carried within DNA can be replicated, transcribed orprocessed and translated into proteins. All of these processes are regulated bymolecules bound to nucleic acids.Binding modes play an important role in order to design the molecules to findvariety of uses such as biosensor applications, antitumor and anticancer trials. Twobasic binding modes which are minor-groove binding and intercalation are of greatinterest for experimental studies as well as computational simulations.To develop a simple and quite general method of sequence-specific detectionof DNA for genotyping or for diagnosing infections, an approach was designed basedon the cationic, chromic polythiophene transducers in the literature.There is still a strong need to develop new DNA-binding modes which consistof conjugated molecules.In the literature, there is no study which investigates the binding mode andlocation of cationic terthiophenes and fluorescent core ligands within doublestranded DNA. Thus, we have primarily focused on synthesising a new ligand(terthiophene), in which the location is expected to be in the minor-groove of DNA.Then, we have aimed at predicting the binding mode by using biophysical andcomputational techniques.Other research has been aimed at understanding another binding interaction ofa different ligand (fluorescent core) with DNA using biophysical and computationalapproaches. For biophysical experiments, UV-visible, CD spectrometers andviscometry equipments were used.A range of software, Autodock Vina and PLANTS for docking; X3DNA and3DNAscape for DNA analysis; ?AMBER? for MD simulations were used in thecomputational studies.The binding mode of terthiophene was defined as a weak minor groovebinding due to rotational bonds between the aromatic structures, more flexible whencompared to fluorescent core. It exhibits weak H-bonding interactions.The fluorescent core ligand mostly prefers to locate in the intercalation gapdepending on the lowest energy values ( aromatic stability) and as a result ofpresenting a rigid structure. ? - ? stacking between the ligand and DNA bases providesintercalation. The experimental data obtained from CD and viscosity studies also showthat this ligand locates in the gap but it can go into minor groove by displaying a weakH-bonding interaction between nitrogen atom on the ligand and GC base-pairs (3.1A).As a result, it is clear that the shape of ligands targeting DNA plays asignificant role in ligand design to designate the binding mode and affinity using bothexperimental and computational studies.July 2011 Merve BİÇEN
Benzer Tezler
- Benzotiyazol türevi kalkonların sentezi, biyolojik aktivite, teorik hesaplama ve moleküler yerleştirme çalışmaları
Synthesis, biological activity, theoretical calculation, and molecular docking studies of benzothiazole derivative chalcones
AHMAD BADREDDIN MUSATAT
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
KimyaSakarya ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ZENGİN
DOÇ. DR. ALPARSLAN ATAHAN
- Molecular simulations of bio-mof membranes for uremic toxin separation
Başlık çevirisi yok
BÜŞRA PALABIYIK
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Makine MühendisliğiÖzyeğin ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ İLKNUR ERUÇAR FINDIKÇI
- Machine learning assisted force field development for nucleic acids
Nükleik asitler için makine öğrenimi destekli kuvvet alanı geliştirilmesi
GÖZDE İNİŞ DEMİR
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ADEM TEKİN
- Metiyoninyum içeren bazı bileşiklerin spektroskopik, elektronik ve doğrusal olmayan optik özelliklerinin DFT yöntemi ile incelenmesi
Investigation of spectroscopic, electronic and nonlinear optical properties of some methioninum containing compounds by DFT method
MUHAMMET OKUR
Doktora
Türkçe
2023
Fizik ve Fizik MühendisliğiSakarya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YUSUF ATALAY