Simulation of protein structure by a simplified model: Application to the rop dimer
Protein yapısının basitleştirilmiş bir modelle simülasyonu
- Tez No: 50485
- Danışmanlar: PROF. DR. İVET BAHAR, PROF. DR. BURAK ERMAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 1996
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 94
Özet
Bu tezde Rop adlı dimerik proteinin üç boyutlu doğal yapısının amino-asit dizilerinden yola çıkarak tahmini gerçekleştirilmiştir. Rop, plazmidler tarafından kodlanan, RNA'ye bağlı ufak bir proteindir ve plazmid replikasyonunda rol almaktadır. Protein dört heliksli bir dimer olup, her bir monomer 63 adet rezidüden oluşan aynı ve birbiriyle ters yönlere doğru yerleşmiş sarmal firkete içermektedir. Doğadaki konum, termodinamik açıdan en sabit olan ve en düşük enerjili konformasyona denk gelen konum olarak kabul edilmiştir. Bu çalışmada, verilen bir konfigürasyonu tanımlayan değişken sayılarım belirgin ölçüde azaltan moleküler bir model ortaya atılmıştır. Bu, her bir rezidünün biri ana zincir atomunda, diğeri seçilmiş yan grup atomlarında bulunan iki heterogen etkileşim kısmından oluştuğu fikrine dayanan, kaba ölçek diye adlandırılan bir yaklaşımdır. Protein katlanması probleminin hesapsal bir yaklaşımı olarak sert yapı bloklarından oluşan bir iskelet model kabul edilmiştir. Bloklar, katlanmanın erken safhalarında oluşabilecek yeterli iç dengeye sahip ve proteinin büyük boyutlardaki yapısal düzenlenmesi sırasında bütünlüğünü koruyan ikincil yapısal ünitelerdir. Yaklaşık olan modelin sınırlan içinde problem, daha önceden belirlenmiş ikincil yapısal ünitelerin uzaydaki optimal düzenlenmesi olarak basitleştiriliyor. Rop dimerin en düşük enerjili konformasyonu, iki monomer arasında olabilecek tüm üç boyutlu düzenlemeleri hesaba katarak ortaya çıkarılmıştır. Proteinin etkileşim kısımları arasındaki potansiyel enerjiler, bilinen protein yapılarından oluşan bir veri bankasından, Brookhaven Protein Veri Bankasından, çıkartılmıştır. Bu potansiyel enerjiler bilgi esaslı potansiyeller olarak gösterilmektedir. Bilgi esaslı potansiyelleri kullanarak elde edilen tahmini en düşük enerjili konformasyon, Ropdimerin doğal yapısıyla makul bir benzerlik gösterir. Basitleştirilmiş bilgi esaslı potansiyellerin küresel proteinlerin doğal konumunu düşük kararlılıkta tahmin etmede memnun edici sonuçlar verdiği sonucuna varılmıştır. Hesaplamalar, bilgi esaslı potansiyellerin yerini alan rezidüler arası etken etkileşim enerjilerle tekrarlanmıştır. Etken etkileşim enerjiler, 2 Â < r^ < 4.4 Â ve 4.4 Â < r^ :< 6.8 Â olmak üzere iki uzaklık aralığı için, birbirinden ry kadar uzaklıkta bulunan i ve j olarak verilmiş bir çift amino-asit yan zinciri için tanımlanmıştır. Buna göre, bu enerjiler 0.4 Â' da 2 ve 12 Â aralıklarında belirlenmiş bilgi esaslı potansiyellere nazaran, konformasyon oluşturmada daha basitleştirilmiş bir temel sağladıkları bulunmuştur. Etken enejilerle bulunan en düşük enerjilivu konformasyonun, proteinin doğal yapısıyla uyuşuyor olduğu saptanarak, bu enerjilerin globuler proteinlerin üç boyutlu yapılarını tahmin etmede yeterli oldukları sonucuna varılmıştır. Protein veri bankasından çıkartılan bilgi esaslı potansiyellerin doğal konumun davranışını daha iyi ortaya çıkardığı gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, the estimation of the native three-dimensional structure of a dimeric protein, Rop, from its amino-acid sequence is performed. Rop is a small RNA-binding protein that is coded by certain plasmids and is involved in plasmid replication. This is a four-helix bundle dimer, the monomers being identical oppositely oriented helical hairpins of 63 residues, each. The native state is considered to be the most thermodynamically stable state corresponding to the lowest energy conformation. Here, a molecular model which significantly decreases the number of variables required for describing a given configuration is introduced. This is the so-called coarse-grained or low-resolution approach which is based on the idea that each residue is composed of two heterogeneous interaction sites, one on the backbone atom and the other on the side group selected atoms. A framework model of rigid building blocks is adopted in the computational approach to the protein folding problem. The blocks are the secondary structural units which possess sufficient internal stability so as to form at early stages of folding and maintain their integrity during the large-scale structural reorganization of the protein. Within the approximation of the model, the problem reduces to determination of the optimal organization of the already predicted secondary structural elements in space. The lowest energy conformation of the Rop dimer is generated by considering all the possible three- dimensional rearrangements that can exist between the two monomers. The potential energies between the interaction sites of the protein are extracted from a database of known protein structures, using the Brookhaven Protein Data Bank (PDB). These potential energies are referred to as knowledge-based potentials. The predicted lowest energy conformation obtained by the knowledge-based potentials is in reasonable agreement with the native structure of Rop dimer. It is concluded that the simplified knowledge-based potentials can be satisfactorily used for a low-resolution estimation of the native state of globular proteins. Computations are repeated by using the effective interresidue contact energies which replace the knowledge-based potentials. The effective interresidue contact energies are defined for two distance ranges, 2 Â < r^ < 4.4 Â and 4.4 Â
Benzer Tezler
- Sivas yöresinde yaygınlık gösteren culıcoıdes türlerinin komple mitokondriyal genom bazlı karakterizasyonu ve haemosporidian parazitler yönünden vektörlük potansiyellerinin araştırılması
Complete mitochondrial genome characterization of culicoides species distributed in sivas region and investigation of their vector potential for haemosporidian parasites
CANAN CANER KÜLİĞ
Doktora
Türkçe
2024
Veteriner HekimliğiErciyes ÜniversitesiParazitoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ALPARSLAN YILDIRIM
- Determining the effect of roughness and crystallinity on protein adsorption for polyurethane films
Poliüretan filmlerde yüzey pürüzlülüğü ve kristalinitenin protein adsorpsiyonuna etkilerinin incelenmesi
SELİN SOFİ KÜRKCÜOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FATMA SENİHA GÜNER
YRD. DOÇ. DR. AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU LEVİTAS
- Analitik ve simülasyon yöntemler kullanılarak protein katlanmasının incelenmesi
Investigation of protein folding by using analytical and simulation methods
ETHEM AKTÜRK
Doktora
Türkçe
2008
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OĞUZ GÜLSEREN
PROF. DR. TARIK ÇELİK
- Poliüretan yüzeylere fibronektin adsorpsiyonunun moleküler simülasyonu
Molecular simulation of fibronectin adsorption on polyurethane surfaces
MELİSA PANOS
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKTUĞ AHUNBAY
- 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
YASEMİN YEŞİLTEPE
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
BiyofizikBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. PEMRA DORUKER TURGUT
PROF. TÜRKAN HALİLOĞLU