Computational and experimental investigations into the mechanism of functional motion in biomolecular systems
Biyomoleküler sistemlerde fonksiyonel hareket mekanizmasi üzerine hesaplamalı ve deneysel araştırmalar
- Tez No: 453592
- Danışmanlar: PROF. DR. TÜRKAN HALİLOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyofizik, Biyoloji, Kimya Mühendisliği, Biophysics, Biology, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 165
Özet
Proteinlerin doğal hallerinde sergiledikleri görünürde rastgele dalgalanmalar, işlevsel geçişlerde etkisinde oldukları global/kooperatif hareketlerden önemli katkılar barındırır. Proteinlerin iç dinamiğini kullanan elastik ağyapı modelleri (ENM) gibi hesap açısından verimli ve sağlam yaklaşımlar, deneysel ve hesaplamalı çalışmaları birleştiren hibrit yaklaşımlara altyapı oluşturması açısından çok değerlidir, ve her bir uygulama alanının kapsamını genişletirler. ENM global modları fonksiyonel önem gösterir ve işlevsel konformasyonel değişikliklerle iyi örtüşürler. Bu tezin amacı, kararlı formları birbirine bağlayan geçiş patikaları üreten mevcut hesaplama tekniklerini ileriye götüren pratik bir platform oluşturmaktır. Bu çalışmada, anizotropik ağyapı modeli (ANM) düşük frekans modlarının Langevin dinamiği (LD) simülasyonlarını yönlendirme için kullanıldığı hibrit bir yaklaşım olan, ANM rehberli LD simülasyonları (ANM-LD) yöntemi geliştirilmiştir. ANM-LD'de, başlangıç konformasyonu her döngüde hedef yapı ile örtüşen ANM modu yönünde deforme edilir, gerçekleştirilen kısa atomik LD simülasyonları ile sistemin etkileşimlerinin ve enerjisinin düzeltilmesinden faydalanarak bu şekilde simülasyonlarda hedef yapıya yaklaşılır. Yöntemin, fiziksel olarak anlamlı geçiş patikaları oluşturma ve son haline yaklaşma açısından ayrıntılı bir değerlendirmesi bir grup protein için gerçekleştirilmiştir. Örnek sistem olarak, adenilat kinaz ve maltoz taşıyıcı proteini için analiz ve sonuçlar sunulmuştur. Apo, ATP- ve Geldanamisin (GDM)- bağlı ısı şok proteini 90 (Hsp90) sistemlerinin ANM-LD simülasyonları, Hsp90-GDM AFM deneyleri ile birleştirilerek, sıcaklığın Hsp90-GDM bağlanma dinamikleri üzerindeki etkisi incelenmiştir. Son olarak, klasik moleküler dinamik simülasyonları, ENM ve ANM-LD yöntemleri, CRP dinamiğini araştırmak için kullanılmıştır.
Özet (Çeviri)
The seemingly random fluctuations that proteins exhibit in their native states actually harbor major contributions from the global/cooperative motions they undergo during functional transitions. Computationally efficient, robust approaches like elastic network models (ENM) that exploit the intrinsic dynamics of proteins are of great value in building up hybrid approaches bridging experimental and computational studies and extending each application's range. ENM global modes show functional significance and compares well with functional conformational changes. The purpose of this study is to build upon currently available computational techniques that generate transition pathways connecting end states. In this thesis, a practical hybrid approach, anisotropic network model (ANM) guided Langevin dynamics (LD) simulations (ANM-LD) has been developed, where the dominant ANM low-frequency modes are utilized to drive LD simulations. In ANM-LD, the initial conformation is moved along the selected ANM mode at each cycle, taking advantage of the evaluation of the interactions and energetics of the system via short cycles of all-atom implicit LD simulations. A detailed assessment of the method, in terms of creating physically meaningful pathways and approaching the final state, are carried out for a set of proteins. As exemplary cases, the analysis and results for adenylate kinase and maltose transporter is presented. ANM-LD was also applied to heat shock protein 90 (Hsp90) in apo, ATP-bound and Geldanamycin (GDM)-bound states, the latter combined with AFM experiments, to study the effect of temperature on the Hsp90-GDM binding dynamics. Lastly, conventional molecular dynamics simulations, ENM and ANM-LD are utilized to investigate CRP dynamics.
Benzer Tezler
- Density functional theory investigation on thickness and load dependency of friction force between graphene and Au interfaces
Grafen ve Au arayüzleri arasındaki sürtünme kuvvetinin katman sayısı ve yüke bağlı değişiminin yük yoğunluğu fonksiyoneli teorisi ile incelenmesi
DUYGU GİZEM ŞENTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HANDE TOFFOLİ
- Dynamics of the homotrimeric tolc transmembrane protein
Homotrimerik tolc transmembran proteininin dinamiği
IŞIK KANTARCIOĞLU MAZMANOĞLU
Doktora
İngilizce
2024
BiyofizikSabancı ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANAN ATILGAN
- Gaz türbini kanat ucu geometrisinin aerodinamik ve ısıl optimizasyonu
Aerothermal optimization of axial gas turbine blade tip geometry
HIDIR MARAL
Doktora
Türkçe
2018
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU
- Evolutionary design assistants for architecture
Mimarlık için evrimsel tasarım asistanları
N. ONUR SÖNMEZ
Doktora
İngilizce
2015
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARZU ERDEM
PROF. DR. İKBAL SEVİL SARIYILDIZ
- Computational investigation and modulation of structural and functional properties of proteins for therapeutic purposes
Protein yapı ve dinamiğinin hesaplamalı yöntemler aracılığıyla incelenmesi ve terapötik amaçlar için modülasyonu
SAMMAN MANSOOR
Doktora
İngilizce
2021
Biyofizikİstanbul Medipol ÜniversitesiBiyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE ŞENSOY