Tetramerik hexcoil-ala demetinin moleküler dinamik simülasyon yöntemi ile incelenmesi
Investigation of tetrameric hexcoil-ala bundle by molecular dynamics simulation method
- Tez No: 498431
- Danışmanlar: DOÇ. KADİR DEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyofizik, Fizik ve Fizik Mühendisliği, Biophysics, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Bülent Ecevit Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 147
Özet
Proteinler hücre ve canlı organizmalarda kararlılık, hareketlilik, kataliz, tanıma, patojen temizleme, sinyal verme, sıralama ve şekil verme gibi birçok biyolojik olaylardan sorumlu makromoleküllerdir. Proteinlerin bu çok farklı biyolojik fonksiyonları, onların konformasyonel yapılarına ve katlanma mekanizmalarına oldukça bağlıdır. Doğada var olmayan yeni biyolojik fonksiyonları elde etmek amacıyla yapılan protein tasarımı çalışmalarına son zamanlarda büyük ilgi duyulmaktadır. Bu noktada, Grigoryan ve arkadaşları tarafından de novo peptid olarak tasarlanan HexCoil-Ala zinciri, hücre zarında ilaç tasarımı, ilaç taşınması, biouyumluluk, hedefleme, doğum ve adsorpsiyon tedavileri gibi alanlarda yüksek kullanım potansiyeline sahip olduğundan, büyük bir ilgi görmektedir. Bunun yanında HexCoil-Ala, tasarım mühendisliği üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve yüksek derecede organize edilmiş makromoleküleri üretmek ve geliştirmek için de kullanılmaktadır. Proteinlerin konformasyonel yapılarının çeşitli deneysel tekniklerle ortaya konulabilmesine karşın, bazı yapıların çeşitli nedenlerle deneysel olarak çözülememesi veya bazı çok özel etkileşimlerin deneylerle izlenememesi sebebiyle, moleküler modelleme yöntemleri bu yapıları veya etkileşimleri ortaya çıkarmak için kullanılabilir. Bu bağlamda moleküler dinamik (MD)simülasyonu protein konformasyonu ve kararlılığının ayrıntılarını anlamak için en çok tercih edilen simülasyon tekniklerinden biridir. Bu tez çalışmasında, kapalı çözücü içerisinde bulunan HexCoil-Ala zincirlerinin tetramerik bir formunun konformasyonel karalılığına, hidrofobikliğine ve kendiliğinden toplanma özelliklerine sıcaklığın etkisi, MD simülasyon tekniği ile sistematik olarak incelenmiştir. Elde edilen MD verilerinin analizleri sonucunda, her bir zincirdeki merkezi aminoasitlerin terminal bölgelerindeki aminoasitlere kıyasla yüksek oranda heliks ikincil yapılarına sahip oldukları gözlenmiştir. Bu durumun, terminal bölgelerindeki aminoasitlerin iç bölgelerdekine göre daha fazla suya maruz kalmasıyla ortaya çıktığı düşünülmüştür. Anti-paralel olarak yerleştirilmiş tetramerik HexCoil-Ala zincirleri arasında oluşan Leu-Zipper ve Ala-Coil ara yüzey mesafeleri kullanarak hesaplanan serbest enerji yüzeylerine bakıldığında, monomerlerin kendiliğinden bir araya gelerek oluşturdukları dörtlü demet şeklindeki toplanmaların oldukça kararlı olduğu görülmüştür. Bunun yanında çözelti ortamında tetramerik HexCoil-Ala demeti için MD yöntemiyle elde edilmiş bu ortalama ara yüzey mesafe değerlerinin, 350 K sıcaklığa kadar, deneysel kristal yapı için elde edilmiş değerlere çok yakın olduğu da ortaya konmuştur. Ayrıca elde ettiğimiz sonuçlar ışığında, sistemimizin tetramerik demet formunun korunmasında, Leu- Zipper ara yüzeylerindeki E8-R25 aminoasitleri arasında oluşan zincirler-arası“doğrudan tuz köprüsü”nün önemli bir rol oynadığı da açıktır. Sonuç olarak simülasyon sonuçlarımız, tetramerik HexCoil-Ala demeti şeklindeki sistemimizin yüksek termal dayanıklılığa sahip olduğunu ve 400 K sıcaklığa kadar bu tetramerik demet bütünlüğünü ve zincirlerin sahip olduğu ikincil yapı özelliklerini genelde koruduğunu göstermiştir. Deneysel gözlemlerle iyi uyum sergileyen sonuçlarımız, bu tip yapıların araştırılmasında MD simülasyon tekniğinin başarılı ve kullanışlı bir teknik olduğunu teyit etmiştir.
Özet (Çeviri)
In cells and living organisms, proteins are responsible for stability, mobility, catalysis, recognition, pathogen clearing, signalling, ordering and shaping. These biological functions of proteins depend on their conformational shapes and folding mechanisms. Recently, there is a growing interest in the design of protein to find out novel functionalities unavailable in nature. Grigoryan et al. designed a de novo peptide, known as HexCoil-Ala. Owing to potential capacity of HexCoil-Ala for drug design, transporting, biocompatibility, targeting, delivery and adsorption treatments in membrane, there has been an increasing interest recently. Further, HexCoil-Ala has a significant influence on design engineering and can also be used for developing highly ordered macromolecular assemblies. Although conformational structures of proteins can be demonstrated by various experimental techniques, molecular modelling and simulations can be used to reveal these structures or interactions, since some structures cannot be experimentally solved for a variety of reasons, or some very specific interactions cannot be observed with experiments. In this context, molecular dynamics (MD) simulation is one of the most preferred simulation techniques to understand the details of protein conformation and stability. In this thesis study, the effect of temperature on conformational stability, hydrophobicity and self-assembly properties of tetrameric HexCoil-Ala in explicit solvent was systematically examined through MD simulations. As a result of these analyses, it was observed that central residues of each monomer have highly helical percentages in comparison with the termini residues. Because, the interaction between termini residues and water molecules has an effect on stability in terminal region of monomers. When free energy landscapes of tetrameric HexCoil-Ala bundle were calculated by using the distance between Leu-Zipper and Ala-Coil interface, it was seen that the self-assembly of monomers were very strong. What's more, the average values obtained from them were very close to the native case up to 350 K. In addition, the inter-chain“direct salt bridge”forming between the residues E8-R25 in Leu-Zipper interfaces of our system plays a significant role for keeping tetramer structure. Finally, our simulation results show that our tetrameric HexCoil-Ala bundle has high thermal robustness and mostly keeps its integrity and secondary structures propensities up to 400 K. Our results are mostly in good agreement with the results of experimental observations, confirm that MD simulation technique is a successful and useful technique in the investigation of such structures.
Benzer Tezler
- Tetramerik fosfazenle 4-florobenzil diaminlerin reaksiyonlarının incelenmesi
The investigation of the reactions of tetrameric phosphazene with 4-fluorobenzyl diamines
PELİN TEKDEMİR
- Fetal sığır serum asetilkolinesterazının tetramerik yapısını organize eden poliprolin peptidlerin kütle spektrometre ile analizi
Determination of polyproline tetramer organizing peptides in fetal bovine serum acetylcholinesterase by mass spectrometry
KEVSER BİBEROĞLU
Doktora
Türkçe
2014
BiyokimyaHacettepe ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZDEN TACAL
PROF. DR. Oksana Lockridge
- Kuaterner amonyum tipi katyonik trimerik ve tetramerik sürfaktanların sentezi ve karakterizasyonu
The synthesis and characterization of quaternary ammonium type trimeric and tetrameric cationic surfactants
MERVE ÇAMURCU
- İnorganik-organik çapraz bağlı bazı tetramerik fosfazen polimerlerinin sentezi ve yapılarının aydınlatılması
Synthesis and characterization of some inorganic-organic cyclomatrix type tetrameric phosphazene polymers
EBRU ALTUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
KimyaEskişehir Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. YASEMİN SÜZEN DEMİRCİOĞLU
- Dört dişli N2O2 donörlü bir ligand ile tetramerik ve trimerik fosfazenin reaksiyonlarının incelenmesi
The investigation of reactions of tetrameric and trimeric phosphazenes with a tetradentate N2O2 donor type ligand
GÜRCÜ KEKLİKCİ