Structural studies of N. maritimus acetyl-CoA/Propionyl-CoA carboxylase with X-Ray crystallography approach
N. maritimus asetil-CoA/Propiyonil-CoA karboksilaz enziminin X-ışını kristalografisi ile yapısal çalışmaları
- Tez No: 726221
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HASAN DEMİRCİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Koç Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 98
Özet
Arke alemi, gezegenimizde en geniş dağılıma sahip prokaryotik yaşam formlarını içinde barındırır. Bu alemin üyelerinin çoğu ekstrem ortamlarda yaşayarak inorganik bileşikleri organik bileşiklere dönüştürmeleri açısından büyük öneme sahiptirler. Crenarchaeota ve Thaumarchaeota şubelerine ait birçok amonyak oksitleyici arkenin, 3- hidroksipropionat/4-hidroksibutirat (HP/HB) döngüsü adı verilen bir karbon sabitleme yolağı kullanarak inorganik karbonu organik karbona asimile ettikleri bilinmektedir. Bunların yanı sıra, Thaumarcheota şubesinin denizlerde yaşayan üyelerinin HP/HB döngüsünün değiştirilmiş bir versiyonunu kullandıkları anlaşılmıştır. Bu organizmalar arasında N. maritimus türünün aerobik koşullar altında enerji açısından en verimli karbon sabitleme mekanizmasını kullandığı keşfedilmiştir. Bu özellik, N. maritimus'a aşırı oligotrofik ortamlarda yaşayabilmesi için çeşitli avantajlar sağlar. HP/HB döngüsünde asetil-CoA ve propiyonil-CoA moleküllerinin karboksilasyonu, bu döngüdeki öncü moleküllerin üretilmesini sağladığı için, döngünün devamlılığının sağlanmasında önemli bir yere sahiptir. Önemli olarak, N. maritimus asetil-CoA ve propiyonil-CoA moleküllerinin her ikisini de yalnızca bir adet çift işlevli asetil-CoA/propiyonil-CoA karboksilaz enzimi kullanarak karboksiller. Bu enzim karboksiltransferaz Nmar_0272, karbomoil fosfat sentaz Nmar_0273 ve biyotin-lipoil bağlanma alanı içeren protein Nmar_0274 olmak üzere üç adet alt birimden oluşur. Bu üç alt birim bir araya gelerek işlevsel bir protein kompleksi oluştururlar. Bu çalışmada Nmar_0272 ve Nmar_0274 alt birimlerinin saflaştırma ve kristalizasyonu yapılmış; bununla birlikte karboksiltransferaz alt birimi Nmar_0272 proteininin ilk üç boyutlu yapısı belirlenmiştir. Elde ettiğimiz bu yapı 2.26 Å çözünürlükte ve P63 uzay grubu simetrisinde bir apo-form dimer yapısı sergilemektedir. Bunlara ek olarak, modelimizdeki belirlenmemiş bölgeler, homoloji modelleme ve yapay zeka tabanlı programlar kullanılarak yeniden oluşturulmuştur. Bu çalışmamız yeni bir protein yapısı ortaya koymakla birlikte, deniz Thaumarcheota'larının karbon sabitleme mekanizmalarının daha iyi anlaşılmasına ışık tutmayı hedeflemektedir.
Özet (Çeviri)
The Archaea domain is among one of the most broadly distributed prokaryotic life forms on our planet. Most of the members of this domain are known to live in extreme environments and are involved in the fixation of inorganic compounds into organic compounds. Many ammonia-oxidizing archaea belonging to the phyla Crenarchaeota and Thaumarchaeota were found to assimilate inorganic carbon into organic carbon through a carbon fixation pathway called 3-hydroxypropionate/4-hydroxybutyrate (HP/HB) cycle. Interestingly, the marine species of the phylum Thaumarcheota were found to use a modified version of the HP/HB cycle. Among these organisms, the species N. maritimus was discovered to use the most energy-efficient carbon fixation mechanism under aerobic conditions. This feature provides N. maritimus several advantages to thrive in extreme oligotrophic environments. In the HP/HB cycle, the carboxylation of acetyl-CoA and propionyl-CoA is of great importance as its products are essential precursors for the maintenance of this cycle. Importantly, in N. maritimus, acetyl-CoA and propionyl-CoA are carboxylated by a biotin-dependent single bifunctional enzyme called Acetyl- CoA/Propionyl-CoA carboxylase. This enzyme is composed of three subunits: a carboxyltransferase Nmar_0272, carbamoyl phosphate synthase Nmar_0273, and a biotin-lipoyl attachment domain-containing protein Nmar_0274. Together, these subunits form a protein complex to become functional. In this study, we have purified and crystallized Nmar_0272 and Nmar_0274 subunits and determined the first ever structure of carboxyltransferase subunit Nmar_0272. The structure of Nmar_0272 exhibited an apo form dimer structure at 2.26 Å resolution and in P63 space group symmetry. Additionally, certain undetermined regions were reconstructed using homology and AI-based tools. Overall, our study presents a novel protein structure and serves as a starting point for elucidating the carbon fixation mechanisms in marine Thaumarchaeota.
Benzer Tezler
- Türkiye'de yetişen bazı Eryngıum L. türleri üzerinde farmakognozik araştırmalar
Pharmacognostic studies on some Eryngium L. species growing in turkey
SİNEM ASLAN ERDEM
Doktora
Türkçe
2009
Eczacılık ve FarmakolojiAnkara ÜniversitesiFarmakognozi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MURAT KARTAL
- Marmara Denizi'nde denizcilik taşımacılığı kaynaklı kirliliğin müsilaj oluşumuna etkisi
The effect of the pollution on muci̇lage due to the maritimetransport in Marmara Sea
AYBÜKE NUR ŞAHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Çevre MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SİNAN UYANIK
- Uzungöl (Trabzon-Çaykara) ve çevresinin flora ve vejetasyonu
Flora and vegetation of Uzungöl (Trabzon-Çaykara) and its Environment
SALİH TERZİOĞLU
Doktora
Türkçe
1998
Ormancılık ve Orman MühendisliğiKaradeniz Teknik ÜniversitesiOrman Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. RAHİM ANŞİN
- Hyperloop altyapı kapsülü geliştirilmesi
Hyperloop infrastructure capsule development
YEKTA YEŞİLYURT
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ HİKMET ARSLAN
- Pancratium maritimum L. bitkisinin alkaloitleri üzerinde farmakognozik araştırmalar
Başlık çevirisi yok
SAKİNE KÖNÜKOL
Doktora
Türkçe
1992
Eczacılık ve FarmakolojiGazi ÜniversitesiFarmakognozi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLGE ŞENER