Geri Dön

An integrated computational and experimental approach to allosteric control mechanism of biomolecular processes

Biyomoleküler süreçlerin alosterik kontrol mekanizmasına hesaplamalı ve deneysel entegre bir yaklasım

PDF İndir

  1. Tez No: 459386
  2. Yazar: FİDAN SÜMBÜL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TÜRKAN HALİLOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Biyofizik, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology, Biophysics
  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: Belirtilmemiş.

Özet

Proteins are flexible and dynamic in nature and can undergo structural rearrangements to perform their functions. The motivation of this thesis is to develop a novel integrated computational and experimental approach to understand the allosteric control of conformational transitions and molecular recognition. In the first part, a novel methodology called Collective Modes Bias Exchange Metadynamics (CM-BexMetaD) was developed and transition and allosteric control of transition of Adenylate kinase was investigated. In the second part, allosteric control of binding of proteins were studied through Elastic Network Models (ENM), Molecular Dynamics (MD), in-vitro imaging and Dynamic Force Spectroscopy (DFS) using AFM. A strong association between the hinge positions of global modes and allosteric mutations was shown by a large scale statistical analysis. The binding behavior of pyrin domain (PYD) and assembly formation of ASC protein was studied in-silico supported by in-vitro experiments and the results showed that, the ASC speck is an organized structure and the interaction of the domains are controlled via hinge residues. Further, the allosteric control of binding have been elucidated on the kinesin- αβ-tubulin and Rac1-PAK1 interactions by prediction of hinge residues that would affect the binding behavior of proteins and then the resulting change in the binding energy landscape were investigated by DFS and last the mechanistic explanation of the alteration of the allosteric communication network was studied via MD studies. Both kinesin- αβ-tubulin and Rac1-PAK1 protein complexes have alternative dissociation pathways where hinge residues as mechanistically key sites that allosterically control the binding behavior of molecules.

Özet (Çeviri)

Proteinler esnek ve dinamik yapılardır ve işlevsel yapısal değişimler gösterirler. Bu tezin ana motivasyonu, konformasyonel geçişlerin ve moleküllerin bağlanma süreçlerinin alosterik kontrolünü anlamaya yönelik hesaplamalı ve deneysel entegre bir yöntem geliştirmektir. Oncelikle, kararlı yapılar arasındaki geçişler ve serbest enerji yüzeylerini belirlemeye yönelik, Kolektif Modlar Bayas Değişimli Metadinamik (CM-BexMetaD) olarak adlandırılan özgün bir yöntem geliştirilmiştir. Adenilat kinaz enziminin birçok ara yapısı belirlenmiş ve menteşe bölgelerinin alosterik etkisi gösterilmiştir. Ikinci bölümde, ENM, moleküler dinamik (MD), in-vitro görüntüleme ve Atomik Kuvvet Mikroskopu-Dinamik Kuvvet Spektroskopisi (AFM-DFS) yöntemleri ile proteinlerin bağlanma mekanizmalarının alosterik kontrolu üzerine çalışılmıştır. SKEMPI veritabanindaki mutasyonlar ile menteşe bölgeleri arasındaki kuvvetli ilişki, geniş çaplı istatistiksel bir analiz ile gosterilmistir. In-silico ve in-vitro deneyler ile PYD ve ASC proteinlerindeki menteşe bölgelerindeki mutasyonlarin bağlanma davranışı üzerindeki etkisi çalışılmıştır. ASC zerreciklerinin en az iki seviyeli organize yapılar olduğu ve menteşe bölgeleri aracılığı ile kontrol edildiği belirlenmiştir. Bunlara ek olarak, AFM-DFS yöntemini kapsayan hibrit bir yaklaşım geliştirilerek, protein-protein bağlanma mekanizmalarinin menteşe bölgeleri aracılığı ile alosterik olarak kontrol edildiği, kinezin-αβ-tübülin ve Rac1-PAK1 etkileşimleri üzerinden ortaya konulmuştur. Alosterik haberleşme ağındaki değişimin mekanik izahı ise MD simülasyonları ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar ile kinezin-αβ-tübülin ve Rac1-PAK1 kompleks yapılarının alternatif ayrılma patikalarına sahip oldukları ve menteşe bölgelerinin bağlanma davranışlarını alosterik olarak kontrol eden anahtar bölgeler olduğu ortaya konulmuştur.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    1014173

    DE NOVO FRATAXİN PROTEİNİ TASARIMI: KATLANMA MOTİFLERİ, METAL İYON BAĞLANMA BÖLGELERİ, MOLEKÜLER DOCKİNG VE MOLEKÜLER DİNAMİK SİMÜLASYONLAR İLE OPTİMAL STABİLİTE İÇİN YAPAY ZEKÂ DESTEKLİ YAKLAŞIMLAR

    DE NOVO FRATAXIN PROTEIN DESIGN: AI-ASSISTED APPROACHES FOR OPTIMAL STABILITY THROUGH FOLDING MOTIFS, METAL ION BINDING SITES, MOLECULAR DOCKING AND MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS

    KEVSER KÜBRA KIRBOĞA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2026

    BiyomühendislikSüleyman Demirel Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ECİR UĞUR KÜÇÜKSİLLE

  2. Tez No

    842293

    An integrated approach to vehicle routing and multi-dimensional packing problems

    Araç rotalama ve çok boyutlu yükleme problemlerine entegre bir yaklaşım

    MUSTAFA KÜÇÜK

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞEYDA AYŞE YILDIZ

  3. Tez No

    744648

    Integrated computational and experimental studies of microalgal lipids production

    Birleştirilmiş deneysel ve programsal, mikroalglerden biodizel ve kimyasal üretimi çalışması

    MESUT BEKİROĞULLARI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Kimya MühendisliğiThe Unıversıty Of Manchester

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. CONSTANTINOS THEODOROPOULOS

  4. Tez No

    322835

    An approach to the evaluation of daylight impact and contribution to the energy demand of office buildings in the urban context

    Şehirsel dokuya bağlı gün ışığı katkısının ofis binalarındaki enerji ihtiyacına etkisinin değerlendirilmesi amacıyla kullanılabilecek bir yaklaşım

    DİLAY KESTEN ERHART

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPİN KÖKNEL YENER

    PROF. DR. URSULA EİCKER

  5. Tez No

    813344

    Using a STEM education approach with a computational tool: The impact on students' computational thinking skills and understanding of climate change

    STEM eğitimi yaklaşımının hesaplamalı düşünme aracıyla kullanımı: Öğrencilerin hesaplamalı düşünme becerileri ve iklim değişikliği anlayışları üzerindeki etkisi

    DİLARA KARA ZORLUOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Eğitim ve ÖğretimBoğaziçi Üniversitesi

    Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ GAYE DEFNE CEYHAN

Geri Dön