Investigation of stability in self-assembled peptides by computational modelling
Kendiliğinden birleşen peptitlerin kararlılığının sayısal modelleme ile incelenmesi
- Tez No: 766379
- Danışmanlar: PROF. DR. DAMIEN THOMPSON
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyokimya, Biochemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2021
- Dil: İngilizce
- Üniversite: University of Limerick
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Fen Bilimleri Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 136
Özet
Amiloid kümeleri Alzheimer, Parkinson, Huntington ve Prion hastalıkları gibi nörodejeneratif olanlar dahil olmak üzere hastalıklarla ilişkilendirilmiştir. Henüz tedavi edilemeyen bu hastalıklardaki rolleri amiloidlerin hastalık yönü ile ilgili bu çalışma alanını etkilemiştir. Son yıllarda hastalıksız amiloid oluşumların keşfi ve rasyonel malzeme tasarımındaki ilerlemeler bilim adamlarının kendiliğinden birleşen peptitleri biyo-esinli malzemeler olarak kullanmaya ilgi duymasına yol açmıştır. İncelenen materyaller genellikle bilinen agregasyon eğilimli peptitler ya da bu peptitlerin fragmanlarıdır. Diğer yandan, yeni bir materyalin tasarımı en yüksek performansa sahip diziyi bulmak için birçok farklı dizinin oluşturulmasını ve veri setinin test edilmesini gerektirir. Bu tez moleküler dinamik simülasyonları kullanarak stabiliteye katkıda bulunan moleküler özelliklere ışık tutmak için çeşitli uzunluklardaki peptitleri tarayarak moleküler düzeyde kendiliğinden oluşan peptitleri inceler. İlk önce, bilinen agregasyon eğilimli protein dizilerinden heksa ve heptapeptitleri ve yapay olarak tasarlanan çinko bağlayıcı katalitik peptitler modelledik. 15 molekül arasında (polimorflar dahil) simülasyon sonuçlarımız güçlü bir hidrojen bağ ağı olan peptitlerin ve çözücüye maruz kalan hidrofobik kalıntıları olmayan peptitlerin daha kararlı olduğunu göstermiştir. Daha sonra diziyi daha da azalttık ve tripeptit ve amino asit kristallerini modelledik. Modellediğimiz 7 tripeptitten 6'sı nokta mutasyonu ya da fonksiyonel grup modifikasyonuydu ve bir tanesi de döngüsel dipeptit idi. Amino asitler için, hidroksilasyonun etkisini gözlemlemek için F, Y ve L-DOPA'yı modelledik. Tripeptitler için, peptitin hidrofobikliğini arttırmanın ve bunu, hidrojen bağlarının sayısını arttırmak için fazladan hidroksil grup ekleyerek yapmanın stabiliteyi en çok arttıran şey olduğunu gördük. Amino asitler durumunda, eklenen her hidroksil grubu tertibi stabilize etti. Son olarak, tau proteinin mikrotübül bağlanma alanını, iki farklı familyal/ailevi mutasyonu P301L ve K280Δ ile birlikte fibril düzeyindeki etkilerini incelemeye yönelik ilk adım olarak modelledik. Sonuçlarımız P301L içindeki ikincil yapı içeriğinin, tertibini stabilize edebilecek diğer modellerden biraz daha yüksek olduğunu göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Amyloid aggregates have been linked to diseases, including neurodegenerative ones such as Alzheimer's, Parkinson's, Huntington's and Prion diseases. Their roles in these as of yet untreatable diseases influenced this field of study on the disease aspect of amyloids. In recent years, with the discovery of non-disease amyloid assemblies and the advances in rational material design had scientists become interested in using self-assembled peptides as possible bio inspired materials. Studied materials are usually known aggregation prone peptides or fragments of these peptides. On the other hand, designing a new material involves creating lots of different sequences and testing the dataset to find the sequence with highest performance. This thesis investigates self-assembling peptides at the molecular level by scanning peptides of various lengths to shed light on the molecular properties contributing to the stability using molecular dynamics simulations. First, we modelled hexa- and heptapeptides from sequences of known aggregation prone proteins and artificially engineered Zinc binding catalytic peptides. Among the 15 molecules (including polymorphs), our simulation results showed that peptides with a strong hydrogen bond network and the peptides which did not have hydrophobic residues exposed to the solvent were more stable. We then reduced the sequence further and modelled tripeptide and amino acid crystals. 6 of 7 tripeptides we modelled were point mutations or functional group modifications and one of them was a cyclic dipeptide. For amino acids, we modelled F, Y and L-DOPA to observe the effect of hydroxylation. We found out that for tripeptides, increasing the hydrophobicity of the peptide and doing that while adding an extra hydroxyl group to increase the number of hydrogen bonds increased stability the most. In case of amino acids, each added hydroxyl group stabilised the assembly. Finally, we have modelled microtubule binding domain of tau protein along with its two familial mutations, P301L and K280Δ as a first step toward studying their effects on fibrillar level. Our results indicate that secondary structure content in P301L is slightly higher than in the other models, which may stabilise its assembly.
Benzer Tezler
- An investigation of phase transitions in self-assembled peptide nanotubes using dielectric and infrared spectroscopy
Kendiliğinden organize peptid nanotüplerde meydana gelen faz geçişlerinin dielektrik ve kızılötesi spektroskopi ile incelenmesi
ABUZER ORKUN AYDIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2020
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FERİD SALEHLİ
- Towards implanted biosensors: Methods for miniaturising and protectingpeptide-based electrochemical sensors
Başlık çevirisi yok
AHMET UÇAR
- Tetramerik hexcoil-ala demetinin moleküler dinamik simülasyon yöntemi ile incelenmesi
Investigation of tetrameric hexcoil-ala bundle by molecular dynamics simulation method
HAKAN ALICI
- Nano-biotechnological application of inorganic binding proteins
İnorganiklere özgün bağlanan peptidlerin nano-biyoteknolojik uygulamalari
SİBEL ÇETİNEL
Doktora
İngilizce
2012
Biyoteknolojiİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CANDAN TAMERLER
PROF. DR. MEHMET SARIKAYA
- Organojel yapısında lipit taşıyıcı partikül sistemlerin üretimi ve fonksiyonel özelliklerinin araştırılması
Production and investigation of some functional properties of lipid carrier systems based on organogelation
KÜBRA ŞİŞLİOĞLU
Doktora
Türkçe
2019
Gıda Mühendisliğiİnönü ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İHSAN KARABULUT