Geri Dön

Structural dynamics of ABC transporters

ABC taşıyıcılarının yapısal dinamikleri

  1. Tez No: 766014
  2. Yazar: AKARUN AYÇA ERSOY
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TÜRKAN HALİLOĞLU
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2022
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 102

Özet

ATP-bağlı kaset (ABC) taşıyıcı proteinleri, ATP bağlanma ve hidrolizinden elde ettikleri enerji ile hücresel zarlar üerinden madde geçisinde görev yaparlar. Karmaşık yapısal dinamikleri anlamak için üç farklı ABC taşıyıcı protein incelenmiştir: heterodimer peptit taşıyıcı TmrAB, kistik fibrosis transmembrane kondüktans regülatorü (CFTR) ve manganez iyon taşıyıcısı PsaBC. TmrAB proteini için kristal yapıların bolluğu, dört farklı konformasyon arasında Anizotropik Ağ Modeli-Langevin Dinamiği (ANM-LD) simülasyonları gerçekleştirilmesine imkan sağlamıştır. ATP bağlanma rezidüleri ve hücredışı kapılar arasındaki allosterik bağlantıları açığa çıkarılmıştır. Transfer Entropi (TE) sonuçları ise transmembran (TMD) ve nükleotit-bağlanma alanlarının translokasyon döngüsü boyunca olayların sürücüsü olduklarını göstermiştir. CFTR için ANM-LD simülasyonları gerçekleştirilmiştir. NBDlerdeki başlangıç hareketlerinin kapı bölgesi tarafından takip edildiği görülmüştür. Bu bölgeler arasındaki sebepsel ilişki, TE hesaplamaları ile de desteklenmiştir. CFTR ilaçları, ivacaftor ve lumacaftor karşılaştırılmıştır. Ivacaftorun yapı üzerinde ATP bağlanmasını ve kapı hareketini taklit eden global bir etkisi olduğu görülürken, lumacaftorun bağlandığı TM1, 2, 3 ve 6ya etki ettiği görülmüştür. Manganez iyon taşıyıcısı da TE hesapları ile karakterize edilmiş ve deneysel olarak test edilebilecek tahminler yapılmıştır. Yeni kapı rezidüleri tahmin edilmiş ve transmembran helix 8 üzerinde bir allosterik cep bulunmuştur. TE hesapları farklı ABC taşıyıcıları arasındaki dinamik davranış farklarını ve benzerliklerini göstermiştir. Tip 1 taşıyıcılar, içe dönükken TMDler tarafından sürülürken, dışa dönükken NBD ve sübstrat bağlayan protein (SBP) tarafından sürülmektedir. Tip II taşıyıcılar hep NBDler tarafından kontrol edilmektedir. Tip IV taşıyıcılar ise daha çok farklılık göstermekle beraber içe dönükken TMDler, dışa dönükken NBDler tarafından sürülmektedir. Dinamik karakterizasyon metodları, ABC taşıyıcılar için yeni bir sınıflandırma için umut vermektedir.

Özet (Çeviri)

The ATP-binding cassette transporters (ABC transporters) translocate substrates across membranes by ATP binding and hydrolysis. To understand the complex structural dynamics, transporters were investigated on three case studies: heterodimeric multidrug exporter TmrAB, cystic fibrosis transmembrane conductance regulator (CFTR), and manganese ion importer PsaBC. Anisotropic Network Model-Langevin Dynamics (ANM-LD) simulations were performed between four different conformations of TmrAB. The analysis for each transition revealed the allosteric couplings between the ATP binding in nucleotide binding domains (NBD) and extracellular gates on transmembrane domains (TMD). Transfer Entropy (TE) calculations showed that TMDs and NDBs of TmrAB become drivers at different stages during the translocation cycle. The ANM-LD simulations of dephosphorylated to phosphorylated CFTR transition revealed that the initial movements in the NBDs are followed by the movement of the gating areas in TM. The causal relationships between these movements were supported by TE calculations. CFTR potentiator drug Ivacaftor has been shown to have a global effect, mimicking the effects of ATP binding and gating residues. Corrector drug Lumacaftor has a local effect on TM1, 2, 3, and 6. The dynamics of PsaBC was characterized using TE calculations, and testable predictions were made. Four possible gating residues were identified along with an allosteric pocket on TM8. Finally, TE calculations of many ABC transporters showed the differences and similarities between different types. Type I transporters were shown to be controlled by TMDs in the inward facing (IF) conformation, and NBDs and substrate binding protein (SBP) in the outward facing (OF) conformation. Type II transporters were always driven by NBDs, regardless of conformation. Type IV transporters showed more variability, but for most, TMDs are driving for IF and NBDs are driving for OF conformations. Dynamic characterization methods show potential in classifying ABC transporters.

Benzer Tezler

  1. Probabilistic dynamic deployment of wireless sensor networks by artificial bee colony algorithm

    Kablosuz sensör ağın yapay arı kolonisi algoritması tarafından olasılıksal dinamik yerleştirmesi

    MAHER JASIM MOHAMMED AL-MASHHADANI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2017

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolErciyes Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DERVİŞ KARABOĞA

  2. Sayısal haritalama teknikleri kullanılarak DNA dizilimleri üzerinden lösemi hastalığının temel türlerinin yapay zeka tabanlı algoritmalar ile sınıflandırılması

    Classification of main types of leukemia disease with artificial intelligence-based algorithms on the DNA sequences using digital mapping techniques

    FATMA AKALIN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEJAT YUMUŞAK

  3. Robotik sıkıştırılmış kutuya toplama depo sistemlerinde toplama politikalarının yapay arı kolonisi algoritması ile belirlenmesi

    Determination of picking policies in robotic compact bin picking storage systems with artificial bee colony algorithm

    FURKAN YENER

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HARUN REŞİT YAZĞAN

  4. Simulation modelling of a real-life bus service system and optimization of average travel time with simulation integrated metaheuristic algorithms

    Bir gerçek hayat otobüs servis sisteminin simülasyon modellemesi ve ortalama seyahat süresinin simülasyon entegre metasezgisel algoritmalarla optimizasyonu

    DOĞAN CAN GÖKMEN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Endüstri ve Endüstri MühendisliğiDokuz Eylül Üniversitesi

    Endüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ŞENER AKPINAR

  5. Sincap kafesli asenkron makinalarda doğrudan vektörel kontrol

    Direct vector control in squirrel- cage induction machines

    ALİ ŞENGÜR