Theoretical and experimental studies on the structure and dynamics of thermostable enzymes in non-aqueous media
Termokararlı enzimlerin susuz ortamlardaki yapı ve dinamikleri üstüne teorik ve deneysel calışmalar
- Tez No: 707934
- Danışmanlar: DOÇ. DR. EMEL TİMUÇİN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyokimya, Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Biochemistry, Bioengineering, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Acıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Medikal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 154
Özet
Termoalkalofilik lipazlar, çok yönlü reaksiyonları kataliz edebilen endüstriyel potansiyele sahip termostabil enzimlerdir. Bu enzimlerin sulu olmayan ortamlarda nasıl davrandığının anlaşılması, kimya endüstrisindeki uygulamalarını güçlendirilmesine ve zorlu endüstriyel koşullar için kararlı lipaz varyantlarının akılcı tasarımına katkıda bulunabilir. Buna dayanarak, bu tez çalışmasında, sulu olmayan ortamlardaki termoalkalofilik lipazlarla ilgili üç ayrı çalışmaya yer verilmiştir. İlk olarak, organik çözücülerin lipaz aktivitesi ve stabilitesi üzerine olan etkisi araştırıldı. Kısaca, moleküler dinamik (MD) simülasyonları ile, polar çözücülerin düşük sıcaklıkta lipaz dinamiklerini iyileştirdiği, polar olmayan çözücülerin ise yüksek sıcaklıklarda lipazı önemli ölçüde stabilize ettiği gösterildi. Bu gözlemler, düşük sıcaklıkta polar çözücülerde yüksek lipaz aktivitesi ve yüksek sıcaklıkta polar olmayan çözücülerde geliştirilmiş termostabilite olarak belirlenmiştir. İkinci olarak, derin ötektik çözücülerdeki (DES'ler) su içeriğinin lipaz yapısı üzerindeki etkileri incelenmiştir. MD simülasyonları ile, saf DES'in lipazı yüksek oranda stabilize ettiği, DES'e su ilavesinin ise lipaz dinamiklerini iyileştirdiği gösterilmiştir. Özellikle, yüksek oranda sulu DES ortamında, yüksek sıcaklıkta lipaz katlanmasına olumsuz etkileri olmuştur. Son olarak, anyonik deterjan sodyum dodesil sülfatın termoalkalofilik lipazların arayüzey aktivasyonu üzerindeki etkisi araştırıldı. MD simülasyonları, simülasyon sıcaklığından bağımsız olarak SDS'nin lipazı aktive ettiği gözlenmiştir. Yüksek SDS konsantrasyonlarında, SDS misel oluşturmayı tercih ederek lipaz ile etkileşim göstermemiştir. Ayrıca, yüksek sıcaklıklarda bile SDS'in lipazı denature etmediği görülmüştür. Son olarak, lipaz dimerik yapısının, özellikle yüksek sıcaklıkta yapısal stabiliteyi güçlendirdiği belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Thermoalkalophilic lipases are thermostable enzymes that carry a paramount industrial potential owing to the versatility of their catalyzed reaction. Understanding how these enzymes behave in non-aqueous environments can potentiate their implementation in in chemical industry and contribute to the rational design of highly stable lipase variants for extreme industrial conditions. On the ground of this, here we report the results of three studies of thermoalkalophilic lipases in non-aqueous media. Firstly, the effect of organic solvents on lipase activity and stability was investigated. Briefly, molecular dynamics (MD) simulations showed that polar solvents improved lipase dynamics at low temperature, while non-polar solvents significantly stabilized lipase at elevated temperatures. These observations were reflected in high lipase activity in polar solvents at low temperature and improved thermostability in non-polar solvents at high temperature. Secondly, the effects of water content in deep eutectic solvents (DESs) on lipase structure was studied. MD simulations showed that pure DES highly stabilized lipase, while hydrating DES improved lipase dynamics. Notably, highly hydrated DES had negative impacts on the overall fold of lipase particularly at high temperature. Lastly, we investigated the effect of the anionic detergent sodium dodecyl sulfate on the interfacial activation of thermoalkalophilic lipases. MD simulations showed that regardless of the simulation temperature, SDS achieved lipase activations. At high SDS concentrations, SDS prefers to form micelles and ceases to interact with lipase. Furthermore, no lipase denaturation was noted in SDS even at high temperature. Finally, lipase dimeric structure was found to potentiates structural stability particularly at elevated temperature.
Benzer Tezler
- Sıvı metallerin sıvı-buhar arayüzeylerinin atomik yapısının moleküler simülasyon metodu ile incelenmesi
The investigation of atomic structure of liquid-vapour interfaces of liquid metals by molecular simulation metod
DİDEM MAVİGÖZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Fizik ve Fizik MühendisliğiTrakya ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SERAP ŞENTÜRK DALGIÇ
- Karbon tabanlı yeni hibrit nano-yapıların modellenmesi ve analizi
Modeling and analysis of carbon based new hybrid nano-structures
ÜNAL DEĞİRMENCİ
Doktora
Türkçe
2019
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MESUT KIRCA
- Empirical and computational inquest into biosimilar and next-generation insulin analogs manufacturing: Unveiling structural, analytical, and dynamic attributes through recombinant technological approaches
Biyobenzer ve yeni nesil insülin analoglarının üretimine dair deneysel ve hesaplamalı araştırma: Rekombinant teknolojik yaklaşımlarla yapısal, analitik ve dinamik özelliklerin ortaya çıkarılması
ESRA AYAN
Doktora
İngilizce
2024
BiyokimyaKoç ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN DEMİRCİ
- Investigation of structural differences between wild-type and mutant forms of mutsα by molecular dynamics simulations
Mutsα heterodimerinin yabanıl tip ve mutant formları arasındaki yapısal farklılıklarının moleküler dinamik simülasyonları ile incelenmesi
CLARA XAZAL BURAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERT GÜR
- The computational study on the elucidation of the binding interactions and mechanism of anti-neoplastic purine derivative drugs with DNA: Molecular docking and md simulation studies
Anti-neoplastik pürin türevi ilaçların dna etkileşimlerinin ve bağlanma mekanizmalarının moleküler kenetlenme ve md simulasyonları ile incelenmesi
SOYKAN AĞAR
Doktora
İngilizce
2022
Biyomühendislikİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MİNE YURTSEVER