Geri Dön

Computational and experimental investigations into the mechanism of functional motion in biomolecular systems

Biyomoleküler sistemlerde fonksiyonel hareket mekanizmasi üzerine hesaplamalı ve deneysel araştırmalar

  1. Tez No: 453592
  2. Yazar: AYŞE BURCU FAS
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TÜRKAN HALİLOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyofizik, Biyoloji, Kimya Mühendisliği, Biophysics, Biology, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. 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

  1. 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

    İngilizce

    2018

    Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HANDE TOFFOLİ

  2. Dynamics of the homotrimeric tolc transmembrane protein

    Homotrimerik tolc transmembran proteininin dinamiği

    IŞIK KANTARCIOĞLU MAZMANOĞLU

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    BiyofizikSabancı Üniversitesi

    Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CANAN ATILGAN

  3. Gaz türbini kanat ucu geometrisinin aerodinamik ve ısıl optimizasyonu

    Aerothermal optimization of axial gas turbine blade tip geometry

    HIDIR MARAL

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ LEVENT ALİ KAVURMACIOĞLU

  4. Evolutionary design assistants for architecture

    Mimarlık için evrimsel tasarım asistanları

    N. ONUR SÖNMEZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ARZU ERDEM

    PROF. DR. İKBAL SEVİL SARIYILDIZ

  5. 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

    İngilizce

    2021

    Biyofizikİstanbul Medipol Üniversitesi

    Biyomedikal Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGE ŞENSOY