Geri Dön

Turning the spotlight on a long-overlooked pathway: molecular dynamics investigation of ras family members with RalGDS

Başlık çevirisi mevcut değil.

PDF İndir

  1. Tez No: 667933
  2. Yazar: KAYRA KÖSOĞLU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ZEHRA ÖZLEM KESKİN ÖZKAYA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyofizik, Biyokimya, Biyoloji, Biophysics, Biochemistry, Biology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 94

Özet

Ras GTPaz süper ailesi, efektör proteinlerini aktif veya inaktif hale getirebilirler. Aktive edilmiş efektör proteinler, önemli ölçüde karmaşık ve geniş bir yelpazedeki hücresel olayları modüle eder. Ras proteinleri kendi ailesinde en kapsamlı incelenen proteinlerdir. Bunun sebebi tüm insan tümörlerinin %30'unda RAS genlerinden birinde onkojenik mutasyonlar görülüyor olmasıdır. Ras izoformlarının sekansı ve üç boyutlu yapısı oldukça yüksek oranda benzerlik göstermesine rağmen aynı onkojenik mutasyonların etkileri isoformlar arasında farklı davranışlara sebebiyet verebilir. Bir başka durum ise, Ras proteinlerinin mutasyon geçirdiklerinde efektörlerine karşı gösterdikleri afinite değişimidir ve bazı mutasyonlar bazı efektörlere karşı daha seçici olurlar. Bu zorluklar göz önüne alındığında, mutant bir Ras proteininin hedeflenmesi için, izoforma özgü ve efektöre özgü bir şekilde gerçekleştirilen öncü çalışmalara ihtiyaç vardır. Birkaç yıl öncesine kadar, Raf ve PI3K yolakları, Ras kaynaklı kanserlerde tümörün oluşması ve çoğalmasından doğrudan sorumlu oldukları için daha fazla dikkat çekmiştir. Son araştırmalar, Ras kaynaklı kolon ve pankreas kanserlerinin ilerlemesi için RalGDS-Ral yolağının Raf ve PI3K yollarından daha belirleyici olduğunu göstermiştir. Bu çalışmada, uzun süredir göz ardı edilen Ras-RalGDS etkileşimi moleküler dinamik yöntemi kullanılarak incelenmiştir. Simüle edilmiş Ras izoformları, mutasyon frekanslarına ve RalGDS (RBD) yolundaki farklı işlevlere göre seçilmiştir. Gibbs serbest enerji sonuçları, seçilen sistemler arasındaki en güçlü etkileşimin Rap1-RBD en zayıf olanın ise M-Ras-RBD göstermiştir. G12V ve G12D mutasyonları hem K-Ras hem de H-Ras proteinlerinin, kendi kontrol sistemlerine kıyasla, RBD'ye karşı daha kuvvetli bir afinite göstermesine sebep olmuştur. Ras'ın asidik arayüzü RalGDS ve Raf'ın bazik arayüzüne bağlandığı ve bu iki etkileşimde de kullanılan kalıntıların Ras tarafından ortak olduğu sonucu gözlemlenmiştir. Ras izoformları üzerindeki E31 ve D33 kalıntıları, RBD'nin αsarmal ile kalıntıları etkileşime girerken, Ras izoformları üzerindeki E37, D38 kalıntıları moleküller arası β-yaprak etkileşimine katılır. GLU37Ras (β2)-ARG7RBD (β1) ve ASP33Ras(SI)-LYS39RBD (h1) hidrojen bağları, mutantlar dahil tüm izoformlar arasında hem Ras hem de RalGDS tarafında korunduğu için Ras-RBD etkileşimi için gerekli iskeleti oluşturduğu söylenebilir. GLU37K-Ras -TYR18RBD bağı yalnızca K-Ras mutant sistemlerinde gözlemlenmiş fakat K-Ras kontrol sistemlerinde gözlemlenmemiştir bu sebeple, ileride yapılacak ilaç tasarım çalışmaları için uygun bir aday olarak önerilebilir. Rap1 ve RalGDS arasındaki güçlü etkileşimin anahtar faktörünün LYS31Rap1 olduğu belirlendi. LYS42M-Ras-ASP13RBD bağı yalnızca M-Ras-RalGDS sisteminde gözlemlendi. LYS42 ve ASP13 kalıntıları, zıt yüklü komşu ara yüz kalıntıları ile çevrilidir. Bu durumun M-RasRBD'de genel yük dengesini bozmuş olabileceği çünkü diğer tüm sistemlerde yaygın olarak bulunan tuz köprülerinin çoğunun ya kaybolduğu ya da zayıfladığı gözlemlenmiştir. Kümeleme analizi, H-RasKONTROL'ün RBD ile etkileşim halindeyken switch I bölgesinin inaktif, K-RasKONTROL'ün switch I bölgesinin ise aktif konformasyonda bulunduğu gözlemlenmiştir. G12D mutasyonu, H-Ras'ın aktif konformasyona geçmesini sağlarken H-RasG12V'nin switch I bölgesinde herhangi bir değişim olmamıştır. Bu durumun H-RasG12D ve H-RasG12V'nin RBD ile kompleks halinde iken switch I bölgelerinde gözlemlenen farkın nedenini gösterdiği düşünülmüştür. Bir diğer dikkat çekici bulgu ise, K-RasG12D, G12V ve H-RasG12V'de switch I ve II arasında artan iş birliğidir. Öte yandan, H-RasG12D 'nin switch I bölgesi allosterik lob ile, özellikle 87- 105 kalıntıları ile, artmış bir korelasyon sergilemektedir. Mutant izoformlarda gözlemlenen switch I 'in stabilite artışının farklı mekanizmalar aracılığyla sağlandığı yine de bunun genel Ras-RBD etkileşiminin stabilitesini artırabildiği sonucuna varılmıştır. Bu çalışmada Ras proteinlerinin RBD ile etkileşimi modellenirken Ras'ın yalnızca katalitik bölgesi kullanılmıştır. Sonuçlarımızın çoğu literatürle tutarlıdır ve bu nedenle sadece katalitik bölgenin bile H-Ras ve K-Ras'ın RBD ile etkileşirken gösterdiği ayırıcı davranışlar hakkında bazı çıkarımlar yapmak için yeterli olduğu kanıtlanmıştır. Burada ortaya konulan etkileşim dinamikleri, Ral aşırı aktivitesi barındıran tümörlere karşı spesifik hedefleme geliştirmeyi amaçlayan çalışmalar için iyi bir referans noktası olabilir.

Özet (Çeviri)

The Ras superfamily of GTPases is capable of switching on and off their downstream effector proteins. Activated effector proteins modulate a significantly complicated and wide range of cellular processes. Ras sub-family proteins are the most extensively studied branch of the superfamily as 30% of all human tumors have activating mutations in one of the RAS genes. Ras isoforms share high sequence and structural similarity yet adopt different behaviors upon the same oncogenic mutations. Another fact is particular Ras mutations preferentially activate different effector pathways for the same isoform. Considering these challenges, targeting a mutant Ras protein requires a prior investigation in an isoform-specific and effector-specific manner. Until a few years ago, downstream Raf and PI3K pathways have attracted more attention as they are directly responsible for tumor initiation and proliferation in Ras-driven cancers. Recent studies have shown that the RalGDS-Ral pathway is more decisive than Raf and PI3K pathways for the progression of Ras-driven colon and pancreatic cancers. In this study, a long-overlooked Ras-RalGDS interaction was investigated by the molecular dynamics method. Simulated Ras isoforms were selected based on the mutation frequencies and distinct functions in RalGDS (RBD) pathway. Gibbs free energy results showed that Rap1-RBD was the strongest while M-Ras -RBD was the weakest interaction among the selected systems. Upon G12V and G12D mutations, both K-Ras and H-Ras proteins showed an increased affinity toward RBD compared to their wild-type controls. It noted that Ras uses the same acidic interface residues while binding to complementary basic residues of RalGDS and Raf. E31 and D33 residues on Ras isoforms interact with the α-helix containing parts of the RBD, whereas E37 and D38 residues participate in intermolecular β-sheet interaction. GLU37Ras(β2)-ARG7RBD(β1) and ASP33Ras(SI)-LYS39RBD (h1) hydrogen bonds were conserved on both the Ras and RalGDS side among all simulation systems and suggested as a scaffold for Ras-RalGDS interaction. GLU37K-Ras-TYR18RBD bond was only observed in K-Ras mutant systems but not in K-Ras control and proposed as a suitable candidate for further drug-design studies. LYS31Rap1 residue was proposed to be responsible for the tightest interaction between Rap1 and RalGDS. ASP33Ras(SI)- LYS19RBD(β2) interaction which is only present in the M-Ras system and considering the locations of the residue pair this bond likely to distort the shape of the β2 of the RBD that cause destabilization in the M-Ras-RBD interaction and responsible for the weak binding affinity. Trajectory clustering analysis showed that H-RasCONTROL adopted state 1, and KRasCONTROL adopted state 2 conformations while interacting with RBD. Upon G12D mutation, H-Ras was switched between state 1 and 2 while H-RasG12V has remained in state 1. The distinct switch I profile of H-RasG12D and H-RasG12V in complex with RBD were suggested to arise from that reason. Another remarkable finding was increased cooperation between switch I and II in K-RasG12D, G12V, and H-RasG12V. On the contrary, the switch I region of H-RasG12D has exhibited an increased correlation with the allosteric lobe exclusively with helix 3. In mutant isoforms, the stability of switch I appeared to be achieved via diverse cooperation mechanisms yet can promote the overall strength of the interaction. In this study, only the G-domains of Ras proteins were used when modeling the interaction with RBD. Most of the results were consistent with the literature hence proved that even G-domain was enough to make some deductions about differential behaviors of H-Ras and K-Ras in complex with RBD. Here, represented interaction dynamics might be a good reference point for the studies which aim to develop mutant specific targeting against the tumors harboring Ral over-activity.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    323821

    Türkiye'de mimar otobiyografileri

    Architects' autobiographies in Turkey

    SADEDDİN ALİ PAŞAOĞLU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2012

    Biyografiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ZEYNEP KUBAN

  2. Tez No

    861061

    Solution-processed thin film deposition and characterization of multinarychalcogenides: Towards highly efficient Cu2BaSn(S,Se)4 solar devices

    Solüsyon yöntemiyle sentezlenmiş çok elementli kalkojenitlerin ince film kaplama ve karakterizasyonu: Yüksek verimli Cu2BaSn(S,Se)4 bazlı güneş soğuran cihazlara doğru

    BETÜL TEYMUR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    EnerjiDuke University

    Malzeme Bilimi ve Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DAVİD B.MİTZİ

  3. Tez No

    820487

    'بدء المملكة العربية الى زمن معاوية حسب كتاب تاريخ الزمان لابن العبري'

    Bar Hebraeus kronografisine göre Arap İmparatorluğunun Muaviye'ye kadar yükselişi / The rise of the Arabic Empire until Mu'awiyah according to the chronography of Bar Hebraeus

    GHADIR HAZIM SAMI

    Yüksek Lisans

    Arapça

    Arapça

    2023

    DinMardin Artuklu Üniversitesi

    Süryani Dili ve Kültürü Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MEHMET SAİT TOPRAK

  4. Tez No

    421228

    Ekstremum arama metodu ve elektrik sürücü sistemlerinde uygulamaları

    Ekstremum seeking control and applications in electric drive systems

    MEHMET ZAFER ONAT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2016

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mekatronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. YAPRAK YALÇIN

  5. Tez No

    125137

    19. Yüzyıl Suriye'sinde 'nahda'yı hazırlayan sosyoekonomik koşullar ve 'nahda' içinde beliren siyasi eğilimler

    The Socioeconomic circumstances that evoked 'nahda' in nineteenth century Syria and the emergence 'nahda's new political approches

    ADİL BAKTIAYA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Tarihİstanbul Üniversitesi

    Uluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MURAT ÖZYÜKSEL

Geri Dön