Investigating allosteric sites that are critical for atpase activation in Hsp70 molecular chaperone, dnak, when stimulated by a substrate
Escherichia coli Hsp70 moleküler şaperon homoloğu dnak proteininde atpaz aktivitesindeki önemli allosterik bölgelerin araştırılması
- Tez No: 310609
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. GİZEM DİNLER DOĞANAY
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Genetik, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2012
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 109
Özet
70 kDa ısı şoku proteinleri (Hsp70) yeni sentezlenen proteinlere bağlanarak onları agregasyon ve denatürasyondan koruyan proteinlerdir. Ayrıca yanlış katlanmış proteinlerin yeniden katlanmasında ve protein translokasyonunda görev alırlar. Stres koşullarında, örneğin; artan sıcaklık, ağır metal ve oksitleyici içeren çevre koşullarında, anlatımları indüklenir. Echerichia coli Hsp70 homoloğu DnaK 44 kDa boyutunda ATPaz bölgesi ve 25 kDa boyutunda substrat-bağlanma bölgesi içerir. Bu iki parçanın birbirleri ile etkileşimi ATP hidrolizi kontrolünde gerçekleşir. ATP bağlanmasıyla substratın bağlanıp ayrılma hızında artış gözlenir ve substrata olan affinite azalır. ATP'nin ADP'ye hidroliziyle, substratın bağlanıp ayrılma hızı azalır ve substrat affinitesi artar. Bu döngünün kontrolünde hidrofobik, esnek ve evrimsel süreçte korunmuş bağlayıcı bölgenin rolü büyüktür. Daha önce yapılmış olan bilimsel çalışmalar kesilmiş, ATPaz bölgesi ve bağlayıcı bölgenin tamamını içeren DnaK(1-392)'nin tam dizim substrat-stimüle DnaK gibi davrandığını göstermiştir. Bu bilgiyi kullanarak, DnaK(1-392) proteininde bazı residüleri mutasyona uğratarak allosterik mekanizmayı anlamaya çalıştık. 226. pozisyondaki histidin mutasyonunda pH 5.5 ila 8.5 aralığında ATPaz hızının 3-kat arttığı gözlendi. 225. pozisyonundaki treonin mutasyonunda da benzer sonuçlar bulundu. Bu sonuçlar H226 ve T225 residülerinin ATPaz bölgesinin açılıp kapanmasında önemli olduğunu gösterdi. 85. pozisyondaki aspartik asit mutasyonunda pH'ya bağlı ATPaz aktivitesinde önemli bir düşüş gözlendi. Bağlayıcı tarafından stimüle edilmiş ATPaz aktivitesinin kaybolması, D85 residüsünün allosterik bir bölge olduğunu gösterdi. Sonuç olarak, bu çalışmada T225 ve H226'nın ATPaz mekanizması için önemli olduğu ve D85'in ATPaz aktivasyonu için kritik olduğu bulundu.
Özet (Çeviri)
Hsp70 chaperones play important roles in cells including protein folding, trafficking, degradation. DnaK is an Echerichia coli Hsp70 homolog comprising a 44 kDa ATPase domain and a 25 kDa substrate-binding domain. DnaK has two nucleotide substrate-affinity states: In the ATP-bound state, substrate binding and release occur rapidly with low substrate-affinity, whereas in the ADP-bound state, slower substrate binding and release kinetics are observed with high substrate-affinity. Communication between the two domains is essential for chaperone function and is mediated via a conserved, flexible, hydrophobic linker region. Previous studies showed that truncated DnaK(1-392), containing the ATPase domain and the entire linker region, mimics the substrate-stimulated form of full-length DnaK. Using this knowledge, we aimed to understand the allosteric mechanism underlying the substrate binding effects to the ATPase domain by pinpointing the putative residues that are present in this path using DnaK(1-392). We found that replacement mutations of histidine at position 226 caused 3-fold enhancement in the ATPase rates for pH values between 5.5 to 8.5. A similar result was obtained for threonine 225 replacement mutation. These results suggest that H226 and T225 sites are important for the opening and closing of the ATPase domain. Replacement of D85 caused a dramatic loss of pH-dependence of ATPase activity. This result suggests that linker stimulated ATPase activity was lost by this mutation, revealing D85 as an allosteric site. Overall, our study revealed T225 and H226 as important sites in the ATPase mechanism, and D85 as a critical point for ATPase activation at the linker stimulated form.
Benzer Tezler
- 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
- Exploring functional dynamıcs of bacterial and human ribosome structures via coarse grained techniques
Bakteri ve insana ait ribozomal kompleks dinamiğinin kaba ölçekli teknikler ile araştırılması
PELİN GÜZEL
Doktora
İngilizce
2020
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU LEVİTAS
- Investigation of conformational changes in antibodies using computational methods
Antikorlarda konformasyonel değişimlerin hesaplamalı yöntemlerle incelenmesi
MEHMET EMİN AYGEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyokimyaİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ARZU UYAR
- Moleküler modelleme yöntemleri kullanılarak bazı enzim ve proteinlerin alosterik etki ile inhibisyon ve aktivasyonlarının araştırılması
Investigation of inhibition and activation of some enzymes and proteins by allosteric effect using molecular modeling methods
MEHMET MURAT YAŞAR
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI SARPÜN
PROF. DR. EROL EROĞLU
- 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