Targeted conformational transition pathways of large proteins by integrating elastic network modeling with Monte Carlo Simulations
Kollektif ağ modellemesi ve Monte Carlo Simulasyonları ile buyuk proteinlerin hedefli konformasyonel geçişleri
- Tez No: 474312
- Danışmanlar: PROF. PEMRA DORUKER TURGUT, PROF. TÜRKAN HALİLOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyofizik, Biyokimya, Kimya Mühendisliği, Biophysics, Biochemistry, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Kaba ölçekli bir simülasyon tekniği olan ANM-MC'de anizotropik ağ yapı modeli (ANM) protein yapılarını hedefe doğru deforme etmek için gerekli kolektif modları sağlar ve Monte Carlo (MC) tekniği ise deforme edilen yapının enerjisini azaltır. ANM-MC bu tezde büyük proteinlerin kon-formasyonel geçiş yollarının incelenmesi amacı ile düzenlenmiştir. İncelenen veri kümesi, DNA'ya bağlanan, menteşe ve kayma türü hareket yapan 13 büyük proteinlerden oluşmaktadır. Bütün proteinler çoklu zincirli olup toplam rezidü sayıları 600 ile 8000 arasında değişmektedir. Başlangıç ve hedef deneysel yapıların arasındaki kök ortalama kare sapma değerleri 2.1 - 20.6 Å aralığındadır. ANM-MC parametrelerinin büyük proteinlere uygulanabilmesi için, adenilat kinaz and kalmodulin üzerinde bir ön calışma yapılmıştır. Daha sonra, bazı büyük proteinlerin geome-trilerinde makul olmayan yerel deformasyonların saptanmasıyla, değişken ANM deformasyonlarının kullanıldığı yeni bir ANM-MC versiyonu önerilmiştir. Bunun sonucunda verisetindeki bütün proteinler hedef yapılarına başarılı bir şekilde ulaşmıştır. Bazı proteinler hedefe ulaşmak için en yavaş 10 moddan fazlasına, özellikle 50 ile 150 arasındaki modlara ihtiyaç duymuştur. Bu proteinler için, nispeten daha düşük endeksli olan modlar simulasyonun başlangıc aşamasında baskın bir rol oynamış, ilerleyen aşamada ise yerini yüksek indeksli modlara bırakmıştır. Ayrıca, geçiş yolu üzerindeki kaba ölçekli yapılar, enerji minimizasyonu ile atomistik detayda yapılara geri dönüştürülmüştür. Verisetindeki her bir proteinin hesaplama maliyeti rapor edilerek, ANM-MC programının verimliliği gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
ANM-MC is a coarse-grained simulation technique, in which the anisotropic network model (ANM) generates the collective modes for deforming the protein structure towards target direction, and Monte Carlo (MC) algorithm minimizes the energy of the deformed structure. ANM-MC was modified in this thesis for the exploration of conformational transition pathways of large protein systems. The analyzed dataset consists of 13 large proteins that present either hinge-bending, DNA-binding or shear-type conformational transitions. All proteins contain multiple chains with 600 to 8000 residues in total. The distance (RMSD) between initial and final conformations spans a broad range of 2.1 - 20.6 Å. Initially, the adjustment of ANM-MC parameters to large proteins was performed using adenylate kinase and calmodulin. Later, detection of local implausible geometries for some large proteins lead to a modified version of ANM-MC with variable ANM deformations. As a result, all the proteins in the dataset approach the target structures successfully following suitable potential energy paths. Some of the proteins need more than the slowest 10 modes to approach the target better, specifically 50 to 150 modes may be necessary. For such proteins, relatively lower indexed modes still play a dominant role during initial stages of the simulation with higher indexed modes chosen in later stages. Furthermore, coarse-grained intermediates along the transition pathway are reverse-mapped to full-atomistic structures by energy minimization. ANM-MC program is highly efficient based on the reported computational cost for each protein in the dataset.
Benzer Tezler
- Investigating allosteric modulators for pathogenic enzymes using molecular docking and molecular dynamics simulations
Patojenik enzimler ıçin allosterik modülatörlerin moleküler yerleştirme ve moleküler dinamik simülasyonları kullanılarak araştırılması
MERVE YÜCE
- Dynamics, allostery, and signalling bias in g protein–coupled receptors
G protein–bağli reseptörlerde dinamikler, alosteri ve sinyal yanliliği
ÖZGE DUMAN
- Analysis of cracking phenomena along conformational transition pathways of proteins
Proteinlerin konformasyon geçiş yol izleri üzerinde çatlamanın incelenmesi
ÇAĞLAR MERİÇER
- Conformational transitions of proteins explored by Monte Carlo simulations integrated with collective modes
Proteinlerde konformasyonel geçişlerin kolektif modlar ve Monte Carlo simülasyon teknikleri ile incelenmesi
NİGAR KANTARCI ÇARŞIBAŞI
- Kalsinörin proteinini hedefleyerek kandidiyaz hastalığının tedavisine yönelik peptit tabanlı moleküllerin bilgisayar ortamında tasarımı
In silico design of peptide-based molecules targeting calcineurin protein for the treatment of candidiasis
YAĞMUR DİCLE ALTUN
