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
- Tez No: 700372
- Danışmanlar: PROF. DR. EBRU DEMET AKDOĞAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyofizik, Biyokimya, Biyomühendislik, Biophysics, Biochemistry, 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: 123
Özet
Araştırma grubumuzun önceki çalışmalarında, türe özgü ilaç tasarım çalışmalarında hedef ilaç bölgesi olarak kullanılması amacıyla bakteri, parazit ve insan türlerine ait glikolitik yolaktaki temel enzimler olan fosfofruktokinaz (PFK), gliseraldehit 3-fosfat dehidrogenaz (GADPH) ve pürivat kinaz (PK) enzimleri için allosterik bölgeler önerilmiştir. Bu tezde, AlloSigMA aracı ve MD simülasyonları gibi çeşitli araçlarla daha detaylı araştırıldılar. Önerilen allosterik bölgelere ek olarak, S. aureus PFK ve PK enzimleri için deneysel çalışmalarla bildirilen bilinen allosterik bölgeler de araştırıldı. İlk bölümde, allosterik kapasitelerini ve protein dinamiği üzerindeki etkilerini değerlendirmek için önerilen ve/veya bilinen allosterik bölgelerdeki rezidülerin dinamiğini bozmak için AlloSigMA aracı kullanıldı. Buna göre, önerilen allosterik bölgelerin çoğu için katalitik bölgelerde allosterik inhibisyonu gösteren dinamikte bir azalma gözlemlenirken, bilinen allosterik bölgeler için bir ters etki veya hiç etki gözlenmedi. Ek olarak, insan türlerinde önerilen allosterik bölgelerin bazıları için kısmi allosterik inhibisyon gözlemlendi. Bu tezin ikinci bölümünde, S. aureus fosfofruktokinaz enzimi için önerilen ve bilinen allosterik bölgelerde bağ kısıtlamalarını içeren apo ve kısıtlı durumlarda her biri 100 ns uzunluğunda toplam dokuz koşu Moleküler Dinamik simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Burada amaç, kısıtlamaların proteinin global dinamikleri üzerindeki etkisini araştırmaktı. RMSD/RMSF, temel bileşen analizi, ortogonal ana eksenlerdeki değişiklik ve her bir rezidü çifti arasındaki ortalama mesafe dalgalanması belirlendi. PCA analizine göre, zincirlerdeki ve domainlerdeki her bir rezidü çifti arasındaki konumsal dalgalanmaların korelasyonunda artış gözlemlendi. Rezidü çiftleri arasındaki ortalama kare mesafe dalgalanmasına bağlı olarak, her dimer kısıtlı duruma geçtiğinde kendi içinde daha fazla iletişim kurmaya başladı.
Özet (Çeviri)
In previous studies of our research group, allosteric sites have been proposed to be used as drug targets in species-specific drug design studies for phosphofructokinase (PFK), glyceraldehyde-3 phosphate dehydrogenase (GADPH) and pyruvate kinase (PK) that belong to three species bacteria, parasite, and human and are essential enzymes in the glycolytic pathway. In this thesis, they were further investigated by various tools such as AlloSigMA and MD simulations. In addition to proposed allosteric sites, known allosteric sites reported by experimental studies for S. aureus PFK and PK enzymes were also investigated. In the first part, AlloSigMA was used to perturb the residues at the proposed and/or known allosteric sites in order to evaluate their allosteric capacities and their effects on protein dynamics. Accordingly, a reduced dynamics in the catalytic sites indicating allosteric inhibition was observed for most of the proposed allosteric sites whereas either an opposite or no effect was observed for known allosteric sites. In addition, partial allosteric inhibition was observed for some of the proposed allosteric sites in human species. In the second part of this thesis, Molecular Dynamics simulations of a total of nine runs, each 100 ns long, were performed for S. aureus phosphofructokinase enzyme in apo and constrained states which incorporated bond restraints at the proposed and known allosteric sites. Here, the goal was to investigate the effect of restraints on the protein's global dynamics. RMSD/RMSF, principal component analysis, the change in orthogonal principal axes, and the mean square distance fluctuation between each pair of residues were determined. According to PCA analysis, increase in the correlation of positional fluctuations between each pair of residues in the chains and domains were observed. Based on the mean square distance fluctuation between residue pairs, each dimer started to communicate more within itself when switched to constrained state.
Benzer Tezler
- 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
REYHAN AKKAYA
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
BiyokimyaKadir Has ÜniversitesiHesaplamalı Biyoloji ve Biyoinformatik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EBRU DEMET AKDOĞAN
- Düşük sıcaklık stresine duyarlı ve dirençli bitkilerde alternatif solunum yolu aktivitesinin karşılaştırılması
The comparison of alternative respiration patway activity in sensitive and resistant plants against to low temperature
NİLAY AKBULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
BiyolojiAtatürk ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHMİ DUMLUPINAR
- Boğalarda musk ksilen ve musk ketonun reproduktif toksisitesinin ın vitro araştırılması
In vitro reproductive toxicity of musk xylene and musk ketone in bulls
BARIŞ ÖTÜN
Doktora
Türkçe
2022
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiFarmakoloji ve Toksikoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. BEGÜM YURDAKÖK DİKMEN
- Kars yöresinde pnömonili koyun akciğerlerinden mycoplasma etkenlerinin kültürel ve moleküler yöntemlerle araştırılması
Investigation of mycoplasma species in pneumonic sheep lungs by cultural and molecular methods in Kars, Turkey
OLCAY ÖZTÜRKLER
Doktora
Türkçe
2019
Veteriner HekimliğiKafkas ÜniversitesiMikrobiyoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SALİH OTLU
- Erzurum ilindeki kedi ve köpek dışkılarında campylobacter türlerinin prevalansının araştırılması
Investigation of the prevalence of campylobacter species from cat and dog feces in Erzurum province
MUSTAFA YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
MikrobiyolojiAtatürk ÜniversitesiMikrobiyoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET CEMAL ADIGÜZEL