Structure dynamics guided enzyme improvement of endo-beta-1, 4-xylanase i
Yapı dinamiklerine dayalı endo-beta-1, 4-ksilanaz ı enziminin iyileştirilmesi
- Tez No: 747468
- Danışmanlar: PROF. DR. JOSHUA S YUAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyokimya, Biyoteknoloji, Mikrobiyoloji, Biochemistry, Biotechnology, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Texas A&M University
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bitki Koruma Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 141
Özet
Enzim yapı dinamiklerinin, yapı-fonksiyon ilişkisi bakımından önem derecesi son yıllarda gerçekleştirilen çalışmalarla ortaya konmuştur. Degişik yapı dinamiklerine özgü analiz platformları arasında, Hidrojen Deuterium Değişimi Kütle Spektrometrisi; (HDX-MS) ligand bağlanması, protein bağlanması ve enzim katalizi üzerinden protein dinamiklerini açıklamak için etkili ve yüksek işlem hacmine sahip metod olarak göze çarpmaktadır. Hidrojen deuterium kütle spektrometrisi, HDX deneylerindeki ayrışmış peptidler için deuterium verilerine ait yüzde degerleri veya m/z değerine dayalı olarak proteinlerin bölgesel dinamiklerini belirlemek ve çalışmak icin kullanılabilmektedir. Şimdiye kadar HDX kütle spektrometrisi verilerini analiz etmek için farklı yazılım paketleri geliştirildi. Buna rağmen kütle spektrometrisi verilerinin doğru, ileri düzeyde gelişmiş ve belirgin istatistiki analizi pratikte mevcut değildi. Bu eksiklikleri gidermek adına HDXanalyzer programı mevcut çalışma dahilinde geliştirilmiştir. HDXanalyzer yazılımının HDX-MS analizi açısından yeterliliği, enzim yapı dinamiklerini tanımlamak adına, Trichoderma longibrachiatum'dan model kataliz endoksilanaz A (XYN I) kullanılarak gerçekleştirildi. XYN I enziminin iki farklı ksilanaz substrati ile etkileşimi HDXanalyzer programıyla değerlendirilmiş ve HDX-MS analiz sonuçları oldukça yüksek derecede farklılaşmış dinamik değişikliklerin varlığını ortaya koymuştur. XYN I için elde edilmiş ve protein mühendisliği çabaları için hedeflenebilir bölgeleri belirgin şekilde sınırlandıran dinamik veriler, XYN I enziminin katalizi için önemli yapısal modifikasyonlar hakkında kullanışlı bilgiler sağlamıştır. Elde edilmiş bu kullanışlı bilgiler, XYN I enziminin belirli karakteristiklerini geliştirmek için enzim mühendisliği çalışmalarında kullanılmıştır. HDX-MS verilerine dayalı olarak XYN I enziminin yüksek düzeyde stabilizasyonu gerçekleştirildi ve oldukça aktif ve kabul edilebilir derecede ısıya dayanıklı iki XYN I rekombinantı başarıyla geliştirildi. HDX-MS yoluyla yapısal açıdan ileri derecede benzerlik gösteren iki katalizin karşılaştırmalı dinamik analizleri de mevcut çalışma kapsamında gerçekleştirilmiştir. Fonksiyon ve amino asit sekansları farklılık göstermesine rağmen yapısal açıdan oldukça benzer XYN I ve endoglukanaz (Eg1A) enzimleri, birbirinden oldukça farklı yapı değişiklikleri göstermiştir. XYN I ile karşılaştırıldığında, Aspergillus niger mantarından Eg1A enzimi oldukça sınırlı yapısal pozisyon değişimleri göstermiştir. Elde edilen bulgular açıkça göstermiştir ki enzimatik kataliz esnasında meydana gelen içsel hareketlenmeler, tepkimeleri katalizlemek için her durumda tek ve yeterli etken değildir. Sonuç olarak, enzimatik reaksiyonların mevcut biyokimyasal ve biyofiziksel bilgilerine, protein yapı dinamiklerinin bilgisinin entegre edilmesi enzim mühendisliği ve enzim karakteristiklerinin geliştirilmesi çalışmaları için kullanışlı öngörüler sağlayabilmektedir.
Özet (Çeviri)
Enzyme structure dynamics has recently been revealed to be essential for structure-function relationship. Among various structure dynamics analysis platforms, hydrogen deuterium exchange mass spectrometry stands as an efficient and high-throughput way to analyze protein dynamics upon ligand binding, protein folding, and enzyme catalysis. HDX-MS can be used to study the regional dynamics of proteins based on the m/z value or percentage of deuterium incorporation for the digested peptides in the HDX experiments. Various software packages have been developed to analyze HDX-MS data. However, for the accurate, enhanced, and explicit statistical analysis of HDX-MS data statistical analysis of software was developed as HDXanalyzer. The capability of HDX-MS analysis for the identification of enzyme structure dynamics was tested by using model catalysis endoxylanase A (XYN I) from Trichoderma longibrachiatum. The HDX data of XYN I revealed a highly dynamic personality of XYN I through the interaction with two substrates. The dynamic data which certainly restricts the targeted regions for the protein engineering efforts provided useful knowledge about the essential structural modifications for the catalysis of XYN I. The obtained knowledge was then employed for the engineering studies in order to improve the certain characteristics of XYN I protein. The high level stabilization of XYN I protein was gathered and the two highly active and moderately thermostable XYN I recombinants were developed based on the iii HDX-MS data which further confirmed the efficiency of the current strategy for the rational designs of catalytic proteins. A differential dynamics analysis of the two structurally similar catalysts was also performed through HDX-MS. The functionally and sequentially different but structurally highly similar XYN I and endoglucanase (Eg1A) enzymes revealed distinct structure dynamic characteristics. Compared to XYN I, Eg1A from Aspergillus niger indicated quite restricted structural motions. The data clearly postulated that the intrinsic dynamic modifications of during the enzymatic catalysis may not be the only driving force in all cases. In summary, the integration of the structure dynamics knowledge to the current biochemical and biophysical data of catalysts may provide novel insights to further enzyme improvement applications.
Benzer Tezler
- Effects of nerve agents on conformational dynamics of acetylcholinesterase
Sı̇nı̇r gazlarının asetı̇lkolı̇nesteraz'ın konformasyonel dı̇namı̇ğı̇ne etkı̇lerı̇
SEVİLAY GÜLEŞEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolKadir Has ÜniversitesiMühendislik ve Doğa Bilimleri Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ŞEBNEM EŞSİZ GÖKHAN
- Application of computer-based methods to guide the development of novel sirtuin inhibitors
Başlık çevirisi yok
BERİN KARAMAN
Doktora
İngilizce
2015
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolMartin Luther University of Halle-WittenbergPROF. DR. WOLFGANG SIPPL
- Cryobacterium aureum FabH enziminin hesaplamalı yapısal biyoloji yaklaşımıyla incelenmesi
Analysis of Cryobacterium aureum FabH enzyme with computational structural biology approach
SURA SANEM KÖSE
- Modeling of potato ADP-glucose pyrophosphorylase
Patates ADP-glukoz pirofosforilaz enziminin modellenmesi
AYTUĞ TUNÇEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
BiyolojiKoç ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZLEM KESKİN
YRD. DOÇ. DR. İBRAHİM HALİL KAVAKLI
- Atomistic simulations of the amine acetylation reaction and the covalent inhibition of the enzyme phosphoinositide 3-kinase (pi3k)
Amin asetillenme reaksiyonunun ve fosfoinositid-3-kinaz (pı3k) enziminin kovalent inhibisyonunun atomistik simülasyonları
VOLKAN FINDIK
