Protein-DNA dissociation kinetics and chromosome organization in a model bacterial confinement
Model bakteri hücre sınırlarında protein-DNA ayrılma kinetikleri ve kromozom organizasyonu
- Tez No: 688835
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYKUT ERBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyofizik, Biophysics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Transkripsiyonel aktivasyon ve baskılama protein-DNA komplekslerinin geçici etkileşimine bağlıdır. Son çalışmalar bu etkileşimlerin yaşam sürelerinin de transkripsiyon süreci için hayati önem taşıdığını göstermektedir. Benzer olarak in vitro tek-molekül çalışmaları proteinlerin yığın derişimi kolaylaştırılmış ayrılma (FD) yoluyla arttıkça nükleoid-bağlı proteinlerin (NAP) DNA'dan hızla ayrıldığını göstermiştir. Bununla beraber söz konusu konsantrasyona bağlı mekanizmanın NAP seviyeleri ve 3D kromozom yapısının sıklıkla birbirine bağlı olduğu bakteri hücresinde fonksiyonel olup olmadığı bilinmemektedir. Bu çalışmada, spesifik ve spesifik olmayan dimerik NAP'ların yüksek moleküler ağırlıklı halkasal DNA molekülünden kopması, kapsamlı iri taneli moleküler simülasyonlar kullanılarak bakteriyel kromozomun hücre sınırlarını taklit eden çubuk biçimli bir yapı kullandık. Simülasyonlarımız fizyolojik olarak ilgili pik protein seviyelerinin çok sıkışık kromozom yapılarına sebep olduğunu göstermektedir. Bu tür çökmeler proteinlerin DNA'da kalma süresinin daha kısa olmasına sebep olsa da bu olay yalnızca DNA'ya spesifik olarak bağlanan inversiyon stimülasyon faktörü (Fis) gibi NAP'larda gerçekleşmektedir. Buna karşın nonspesifik NAP'ların kopma hızının protein miktarı arttıkça düşmesi ters bir FD yapısına işaret etmektedir. Sabitlenmiş kromozon modeliyle çalıştırılan simülasyonlar söz konusu ters cevabın DNA'nın segmental dalgalanmalarına bağlı olduğunu ve ılıman kromozom çökmesinin protein ayrılmasını hızlandırdığını göstermektedir. Genel anlamda sonuçlarımız DNA'ya bağlanan proteinlerin hücre içindeki sayılarının bu proteinlerin DNA'ya bağlı kalma süresi ve kromozom mimarisyle yakından ilişkili olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Transcriptional initiation and repression require the temporal interactions of transcription factors with DNA. Recent experiments showed that the interaction lifetime is crucial for transcriptional regulation. Relevantly, in vitro single-molecule studies showed that nucleoid-associated proteins (NAPs) dissociate rapidly from DNA through facilitated dissociation (FD) with the increasing phase-solution protein concentration. Nevertheless, it is not clear whether such a concentration-dependent mechanism is functional in bacterial confinement, in which NAP levels and the 3D chromosomal architecture are coupled. Here, we employ extensive coarse-grained molecular simulations, where we model the dissociation of specific and nonspecific dimeric NAPs from a high-molecular-weight circular DNA polymer in a rod-shaped structure constituting the cellular boundaries. Our simulations indicate that the peak cellular protein concentrations result in highly compact chromosomal conformations. Such compactions lead to shorter DNA-residence times but only for NAPs demonstrating sequence-specificity, such as the factor for inversion stimulation (Fis). On the other hand, the dissociation rates of nonspecific NAPs decrease with the increasing protein concentrations, exhibiting an inverse FD behavior. Another set of simulations utilizing restrained chromosome models reveal DNA-segmental fluctuations as the cause of this reversed response, suggesting that moderate chromosomal compaction promotes protein dissociation. Together, our findings suggest that cellular quantities of structural DNA-binding proteins could be highly influential on their residence times and the chromosome architecture.
Benzer Tezler
- Detecting binding activity of a therapeutic monoclonal antibody targeting vascular endothelial growth factor using surface plasmon resonance
Vasküler endotelyal büyüme faktörünü hedeleyenterapötik monoklonal antikorun bağlanma aktivitesinin yüzey plazmon rezonans ile belirlenmesi
SERİM ERDEM
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ABDULHALİM KILIÇ
- Design of inorganic peptide bonded fusion biomolecules for tracking disease related proteins
Hastalıkla ilişkili proteinlerin izlenmesinde anorganik peptit bağlarla füzyon biyomoleküllerin tasarımı
BERTAN KORAY BALCIOĞLU
Doktora
İngilizce
2014
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANDAN TAMERLER
DOÇ. DR. BERRİN ERDAĞ
- In vitro and in silico investigation of NFIB-SUMO interactions
NFIB-SUMO etkileşimlerinin in vitro ve in silico olarak incelenmesi
AYBERK ÖZKAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ASLI KUMBASAR
- Atpase domain of DnaK, Escherichia coli Hsp70 molecular chaperone, experiences pH-dependent atpase activity upon linker binding
Escherichia coli Hsp70 homoloğu olan DnaK'nın atpaz domaininin bağlaç varlığında pH bağımlı aktivitenin incelenmesi
RAHMİ İMAMOĞLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GİZEM DİNLER DOĞANAY
- Yeni bir ilaç hedefi olarak protein devir hızının (ribozom - proteazom yolakları) genomik veri tabanlarında sorgulanması ve ın-silico validasyonu ile kliniğe translasyonu
Investigation of protein turnover (ribosome-proteasome pathway) as a new drug target in genomic database and clinical translation with in-silico validation
ASIM LEBLEBİCİ
Doktora
Türkçe
2024
BiyoistatistikDokuz Eylül ÜniversitesiOnkoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YASEMİN BAŞBINAR