Development of a software tool for investigation of allosteric communication within protein structures via energy dissipation in molecular dynamics simulations
Protein içi allosterik iletişim yollarının moleküler dinamik simülasyonlarında enerji dağılımı yöntemi kullanılarak incelenmesi için bir yazılımın geliştirilmesi
- Tez No: 712220
- Danışmanlar: DOÇ. DR. PEMRA ÖZBEK SARICA, DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR SERÇİNOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 61
Özet
Bir proteinin işlevini tanımlamanın en birincil yolu yapısını tanımlamaktır. Protein yapısal olarak çeşitli dalgalanmalara maruz kalabildiğinden çoğu durumda işlevi dinamik davranışı tarafından yönetilmektedir. Proteinlerde yap, dinamik ve işlev ilişkilerini anlamak için protein içi allosterik iletişim mekanizmalarının aydınlatılması da büyük önem arz etmektedir. Proteinlerde allosterik düzenlenmelerin nasıl olduğunu ortaya çıkarmak için moleküler dinamik simülasyon temelli yöntemler bulunsa da hala ligandın bağlanması ile enerjinin nasıl aktarıldığı tam olarak aydınlatılamamıştır. Allosterik bir efektör molekülün proteine bağlanması ile proteinin ikinci bir bölgesinde fonksiyonel bir değişiklik oluşur. Bu değişikliğe yol açan protein içi allosterik iletişim mekanizması, proteini oluşturan amino asitler (rezidüler) arasındaki etkileşimlerin incelenmesi ile ortaya çıkarılabilir. Protein içi allosterik iletişim mekanizmalarının aydınlatılması için geliştirilmiş yöntemlerden birisi, klasik moleküler dinamik simülasyonlarında ligand bağladığı bilinen/tahmin edilen amino asit atomlarının hızlarının artırılarak proteine ligand bağlanmasını taklit eden bir enerjetik pertürbasyon uygulanmasıdır. Enerji pertürbasyonu yapılmayan referans bir simülasyon ile enerji pertürbasyonu yapılmış simülasyon karşılaştırıldığında rezidüler arasındaki enerji aktarımı, ve dolayısıyla protein yapısı içerisindeki enerjinin dağılımı, kademeli olarak gözlenebilir. Bu yöntem literatürde bazı protein yapılarına uygulanmış olsa da, pratikte kullanımı oldukça zahmetlidir ve araştırmacıların yapısal biyoenformatik alanında deneyim sahibi olmasını gerektirmektedir. Bu tez çalışmasında, bahsedilen enerji dağılım yöntemini uygulayabilen açık kaynak kodlu bir yazılımın geliştirilmesi amaçlanmıştır.
Özet (Çeviri)
The primary way to describe the function of a protein is to define its structure. Since protein can be structurally exposed to various fluctuations, in most cases its function is governed by its dynamics. In order to understand the relationships between the structure, dynamics, and function in proteins, it is of great importance to elucidate intra-protein allosteric communication mechanisms. Although there are methods based on molecular dynamics simulation to reveal how allosteric arrangements occur in proteins, it is still not fully elucidated how energy is transferred by ligand binding. Allosteric communication in proteins can be explained at the residue-residue level by the topology of the protein, since the binding of allosteric proteins with an effector molecule is known to cause a functional change in a second region. One of the methods developed to elucidate the mechanisms of intra-protein allosteric communication is to apply an energetic perturbation that mimics ligand binding to the protein by increasing the velocity of amino acid atoms known/predicted to bind ligands in classical molecular dynamics simulations. When comparing a reference simulation with no energy perturbation and a simulation with energy perturbation, the energy transfer between the residues, and hence the energy distribution within the protein structure, can be observed. Although this method has been applied to some protein structures in the literature, it is cumbersome to use, and requires computational skills. In this thesis, it is aimed to develop an open-source software tool that implements the aforementioned energy dissipation method on protein structures.
Benzer Tezler
- Development of an applied element based tool for prediction of collapse behavior of concrete dam monoliths
Beton barajı monolitlerinin çökme davranışlarının tahmini için modifiye uygulamalı eleman yazılımı geliştirilmesi
HAMIDULLAH HASSAN ZADA
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
İnşaat MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesiİnşaat Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. YALIN ARICI
- Makine öğrenmesi tabanlı iç ortam sıcaklık kontrolü için bir simülatör yazılımı tasarımı
Design of a simulator software for machine learning-based indoor temperature control
AYDIN BOSTANCI
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya ÜniversitesiBilgisayar ve Bilişim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DEVRİM AKGÜN
- Mimari tasarım eğitiminde stüdyo kültürü araştırması: Öğrenen-merkezli ortamın yansımaları
Studio culture in architectural design education: Reflections of learner-centered environment
CEMİLE SANEM ERSİNE MASATLIOĞLU
Doktora
Türkçe
2018
Mimarlıkİstanbul Teknik ÜniversitesiMimarlık Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NURBİN PAKER KAHVECİOĞLU
- Seyir emniyetinde insan hatası risk analizi ve insan faktörleri temelinde köprüüstü dizaynına yönelik kural önerileri
Human error risk analysis in navigational safety and human factors based rule recommendations on bridge design
RİFAT BURKAY ALAN
Doktora
Türkçe
2021
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. OĞUZ SALİM SÖĞÜT
- Kocaeli tramvay projesi şehir hastanesi uzatma hattının kısmen katenerden kısmen araçüstü enerji depolama sisteminden beslenmesi çözümünün incelenmesi
Investigation of supply problem solution of the city hospital extension line of Kocaeli tramvay project with partially from catenary or partially from on-board energy storage system
ENES MALİK AYSEL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiRaylı Sistemler Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖZCAN KALENDERLİ