Computational investigation of protein dynamics based on energy dissipation
Proteın dinamiği üzerine enerji dağılımına dayalı hesapsal araştırma
- Tez No: 470684
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. PEMRA ÖZBEK SARICA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 96
Özet
Kaspazlar, regülasyonu bir çok mekanizma tarafından kontrol edilen aspartat-sistein proteaz ailesinin bir parçasıdır ve apoptozda görev alırlar. Ilaç çalışmaları, kaspazların hücre intiharına ve hücre döngüsünün düzenlenmesine katıldıklarının keşfedilmesinden sonra; bu da, kanser ve nörodejeneratif bozukluklar gibi hastalıklarda da rol aldığı anlamına gelir, bu moleküller üzerine yoğunlaşmıştır. Fakat, geliştirilen ilaçlar başarılı bileşikler değildir. Sonra, bağlayıcı bölgeden uzaktaki dimerik arayüze bağlanan küçük bir molekülün, ilmek konumlarını değiştirerek molekülün pro-kaspaz formuna benzeyen bir konformasyonu indüklediği keşfedilmiştir. Bu çalışmada, alosterik rezidüler ve bağlanma bölgesi arasındaki iletişim detaylarını elde etmek için kaspaz-3 ve kaspaz-7 moleküllerinin doğal ve mutant yapıları üzerinde enerji yayılım modeli kullanmıştır. Enerji yayılım modeli, proteinlerin dinamik özelliklerini göz önüne alan, moleküller arası etkileşimler yoluyla harici enerji iletimine bağlıdır. Belirli rezidülere pertürbasyon uygulamak, yapıdaki harici enerjinin dağılımına odaklanarak proteinlerde olası bir sinyal ağının keşfini sağlar. Moleküler dinamik simülasyonları, NAMD yazılımı ve CHARMM27 kuvvet alanı kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Enerji dalgalanması, başlangıç MD simülasyonunda seçilen rezidü hızını değiştirerek uygulanmıştır. Her rezidü için, sarsım simülasyonları ile sarsım olmadan yürütülen simülasyonlar arasındaki toplam enerji farkları hesaplanıp daha sonra, her bir rezidünün sarsımdan sonraki tepki süresi, o rezidü için tepki süresi olarak kaydedilmiştir. Literatürde, kaspazların allosterik alanlarına küçük moleküllerin bağlanmasının, bağlanma bölgesi ilmeklerinin yönelimine yol açtığı açıktır. Sonuç olarak, mutasyona uğrayan yapıların enerji iletiminin daha yavaş olduğu ve de enerji iletim patikalarının tamamen farklılaştığı görülmüştür.
Özet (Çeviri)
Caspases are a part of a strictly regulated aspartate-cysteine protease family that is involved in apoptosis. Pharmaceutical studies focused on these molecules after the discovery of their involvement on cell suicide and regulation of cell cycle which means they are also involved in diseases such as cancer and neurodegenerative disorders. However, the drug developments on caspase molecules resulted in unsuccessful compounds. Then, it was discovered that a small molecule which binds to the dimeric interface away from the binding site induces a conformation that resembles the pro-caspase form of the molecule by shifting loop positions. We used energy dissipation model on wild type and mutant structures of caspase-3 and caspase-7 molecules in order to obtain details of the communication between allosteric residues and binding region. Energy dissipation model depends on the external energy transmission through intermolecular interactions considering dynamic properties of proteins. Applying perturbation to particular residues provides us the means to map a possible signaling network in proteins focusing on the dispersion of the external energy within the structure. Molecular dynamics (MD) simulations were performed using NAMD software and CHARMM27 force field with and without energy perturbation. Energy perturbation was applied through changing the velocity of a chosen residue of the initial MD simulation. For each residue, total energy difference between a perturbed and an unperturbed simulation was calculated and then the time of the energy change of a residue is recorded as that residue's response time. As a result, the mutated structures are found to be slower in transmitting the energy to the rest of the structure and disrupt the communication network present in the wild type structures completely.
Benzer Tezler
- Development of a software tool for investigation of allosteric communication within protein structures via energy dissipation in molecular dynamics simulations
Protein içi allosterik iletişim yollarının moleküler dinamik simülasyonlarında enerji dağılımı yöntemi kullanılarak incelenmesi için bir yazılımın geliştirilmesi
HALİL İBRAHİM ÖZDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
BiyomühendislikMarmara ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PEMRA ÖZBEK SARICA
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR SERÇİNOĞLU
- Investigation of structural differences between wild-type and mutant forms of mutsα by molecular dynamics simulations
Mutsα heterodimerinin yabanıl tip ve mutant formları arasındaki yapısal farklılıklarının moleküler dinamik simülasyonları ile incelenmesi
CLARA XAZAL BURAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERT GÜR
- Investigation of dynamic allostery in motor proteins
Motor proteinlerin dinamik allosterisinin incelenmesi
CİHAN KAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
BiyolojiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. TÜRKAN HALİLOĞLU
- 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
- Multiscale computational investigation of the kynurenine 3-monooxygenase catalyzed hydroxylation reaction
Kinürenin 3-monooksijenaz katalizli hidroksilasyon tepkimesinin çok boyutlu hesaplamalı kimya yöntemleriyle incelenmesi
YILMAZ ÖZKILIÇ