Investigation of allosteric inhibition effect in pyruvate kinase by constrained molecular dynamics simulation method
Piruvat kinazın allosterik olarak inhibe edilmesinin kısıtlanmış moleküler dinamik similasyon methodu kullanılarak incelenmesi
- Tez No: 699137
- Danışmanlar: PROF. DR. EBRU DEMET AKDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyokimya, Biyoloji, Biyomühendislik, Biochemistry, Biology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Kadir Has Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Hesaplamalı Biyoloji ve Biyoinformatik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
Önceki çalışmalarda, araştırma grubumuz farklı organizmalarda bulunan glikolitik enzimlerdeki türe özgü allosterik bölgeleri tanımladı ve bu bölgelerdeki kalıntılarla güçlü bir şekilde etkileşime giren aday inhibitör molekülleri belirledi. Bu çalışmada ise, glikolitik enzimlerden biri olan bakteriyel piruvat kinaz enzimi (S.aureus PK) üzerinde bir Moleküler Dinamik simülasyon çalışması gerçekleştirildi ve önerilen allosterik bölgede seçilen kalıntı çiftleri arasındaki bağlar kısıtlanarak bir ilaç molekülünün varlığı taklit edildi. Aynı zamanda, deneysel olarak tanımlanmış bir allosterik bölgeye bağlanan ligand ile etkileşime giren kalıntılar da kısıtlandı ve önerilen alanla karşılaştırıldı. Reseptörün üç farklı durumunun her biri için üç adet 100 ns uzunluğunda bağımsız çalışma yapılmıştır; apo durumu (kısıtlama yok), constr-1 (önerilen allosterik bölgede kısıtlama) ve constr-2 (bilinen allosterik bölgede kısıtlama), toplam dokuz çalıştırma, örneğin 900 ns. Kısıtlı bölgelerin protein dinamikleri üzerindeki etkisini ve piruvat kinazın allosterik karakterini aydınlatmak için çeşitli analitik yöntemler kullanıldı. RMSD-RMSF analizi ile yapısal değişimler incelenirken, temel bileşen analizi ile küresel hareketler ve yapısal bileşenler arasındaki korelasyonlar analiz edilmiştir. PCA sonuçlarından, her iki kısıtlı allosterik bölgenin, apo durumuna kıyasla konumsal dalgalanma korelasyonlarının azalmasına yol açtığı gözlemlendi. Katalitik bölgedeki ikincil yapıdaki değişikliklerin araştırılması, aktif yapının stabilizasyonunda önemli bir role sahip olan α'6 sarmalının, apo durumunda, kısıtlı durumlara göre daha sık bir bobin-dönüş yapısına kaydığını göstermiştir. Ek olarak, temel eksen analizi ile tanımlanan alan rotasyonlarının, kısıtlı durumda çok daha fazla bozulduğunu gösterdi. Son olarak, allosterik sinyal iletimi açısından kısıtlanmış kalıntıların etkisini gözlemlemek için mesafe dalgalanma analizi yapıldı. Kalıntılar arasındaki iletişim, constr-1 durumunda artarken, constr-2 durumunun iletişiminde çok hafif bir düşüş görüldü.
Özet (Çeviri)
In previous studies, our research group identified species-specific allosteric sites in glycolytic enzymes from different organisms and identified candidate inhibitory molecules that strongly interact with the residues at these sites. In this study, a Molecular Dynamics simulation study was performed on one of the glycolytic enzymes, bacterial pyruvate kinase (S. aureus PK), by employing bond restraints between selected pairs of residues at the suggested allosteric region in order to mimic the presence of a drug molecule. At the same time, interacting residues in an ex- perimentally identified allosteric region were also restricted and compared with the proposed area. Three 100 ns long independent runs were conducted for each of three different states of the receptor; apo state (no restraints), constr-1 (restriction on proposed allosteric site) and constr-2 (restriction on known allosteric site) which amount to a total of nine runs, e.g., 900 ns. Several analytical methods were used to elucidate the effect of restricted regions on protein dynamics and the allosteric character of pyruvate kinase. While structural changes were examined with RMSD-RMSF analysis, correlations between global movements and structural components were analysed with principal component analysis. From PCA results, it was observed that both restricted allosteric regions led to decreased correlations of positional fluctuations in comparison to apo state. Investigation of changes in the secondary structure at the catalytic site showed that the α′6 helix, which has an essential role in the stabilization of the active structure, shifted to a coil-turn structure in the apo state more frequently than in the con- strained states. Additionally, domain rotations identified via principal axes analysis, showed that the constrained state disrupted the domain rotations more often. Finally, the distance fluctuation analysis was performed to observe the effect of the restricted residues in the allosteric signal transduction. The communications be- tween residues increased in the constr-1 state while there was slight decrease in the communications of the constr-2 state.
Benzer Tezler
- Investigation of species-specific allosteric binding sites in glycolytic enzymes via AlloSigMA and molecular dynamics simulations
Glikolitik enzimlerde türe özgü allosterik bağlanma bölgelerinin AlloSigMA aracı ve moleküler dinamik simülasyonları ile incelenmesi
METEHAN ÇELEBİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
BiyofizikKadir Has ÜniversitesiHesaplamalı Biyoloji ve Biyoinformatik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU DEMET AKDOĞAN
- Staphylococcus saprophyticus fosfotransasetilaz'ın kinetik ve mekanizmasının incelenmesi
Investigation of kinetics and mechanism of phosphotransasetylase (PTA) from Staphylococcus saprophyticus
HAMDİ YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
KimyaGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüKimya Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. ALİ TÜRKAN
- Moleküler modelleme yöntemleri kullanılarak bazı enzim ve proteinlerin alosterik etki ile inhibisyon ve aktivasyonlarının araştırılması
Investigation of inhibition and activation of some enzymes and proteins by allosteric effect using molecular modeling methods
MEHMET MURAT YAŞAR
Doktora
Türkçe
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiAkdeniz ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İSMAİL HAKKI SARPÜN
PROF. DR. EROL EROĞLU
- Hedefe dayalı sanal tarama yöntemleri ile yeni allosterik shp-2 inhibitör adaylarının keşfi ve biyolojik etkinliklerinin araştırılması
Discovery of novel allosteric shp-2 inhibitor candidates by structure-based virtual screening methods and investigation of their biological activities
MİNE İSAOĞLU
- Investigation of ivermectin activity by behavioral and molecularmethods in rats with schizophrenia model created with mk-801
MK-801 ile şizofreni modeli oluşturulmuş şıçanlardaivermektin etkinliğinin davranışsal ve molekülerincelenmesi
SELVA KARABULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Eczacılık ve FarmakolojiErciyes ÜniversitesiEczacılık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKHAN ÜNAL