Geobacillus kaustophilus alfa-glukuronidaz enziminin in-siliko yaklaşımlar ile protein mühendisliğinin gerçekleştirilmesi
Protein engineering of Geobacillus kaustophilus alfa-glucuronidase enzyme by in-silico approaches
- Tez No: 820326
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ YUNUS ENSARİ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Kafkas Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 104
Özet
Enzimler; yeniden kullanılabilir, ekonomik ve etkili fonksiyonel proteinler olarak endüstrinin pek çok alanında biyolojik katalizör görevinde kullanılmaktadır. Enzimlerin endüstriyel koşullarda en yüksek stabilite ve aktivite ile çalışabilmelerini sağlamak amacıyla yabani tipler üzerinde genetik iyileştirme çalışmaları yapılmaktadır. Moleküler biyoloji ve genetik bilimindeki gelişmeler, protein mühendisliğinin enzim optimizasyonunda kullanılabilmesinin yolunu açmıştır. Protein mühendisliği teknikleri ile mevcut enzimlerin aktivite, verimlilik, stabilite, substrat seçiciliği gibi özellikleri geliştirilebilmekte ve yeni proteinler tasarlanabilmektedir. Alfa-glukuronidazlar; lignoselülozik biyomateryallerin, suda çözünmeyen polimerlere hidrolizini sağlayan ve bu sayede oldukça kararlı olan selüloz gruplarının endüstriyel kullanımda daha kolay işlenebilen bir forma dönüşmesine olanak verme potansiyeli taşıyan enzimlerdir. Protein mühendisliği teknikleriyle bu enzimin stabilitesinin ve aktivitesinin iyileştirilmesi, kullanım alanını ve yaygınlığını da artıracaktır. Bu tez çalışmasında Geobacillus kaustophilus'tan izole edilen ksilan alfa-1,2-glukuronidaz enziminin (A0A0D8BWB2) biyoinformatik araçlar kullanılarak stabilitesinin artırılması hedeflenmiştir. Bu amaçla enzimin dizi bilgisinden yola çıkılarak farklı yaklaşımlara sahip yapı tahmin araçlarıyla modeller oluşturulmuştur. Elde edilen modeller, yapı tahmini doğrulama araçları ile değerlendirilip YASARA Structure ile oluşturulan homoloji modelin en uygun model olduğu belirlenmiştir. Sonrasında HotSpot Wizard v3.1 kullanılarak enzimin stabilitesine etki edebilecek olası amino asit pozisyonları ve olası ikameler belirlenmiştir. HotSpot Wizard ile elde edilen mutasyonlar enzim üzerine YASARA içinde bulunan FoldX uzantısı ile yerleştirilmiştir. Mutasyon bölgeleri arasından aktivite ve stabilite üzerinde olumlu etki gösterenleri seçmek amacıyla stabilite değişimleri (ΔΔG) ölçülmüş ve moleküler doking yapılarak substrata olan ilgisi üzerindeki değişim tespit edilmiştir. FoldX ile yapılan stabilite değişim ve moleküler doking analizleri, T227A, T227R, I210L/Y238F ve E299L/C319A mutantlarının enzim aktivitesinde olumsuz bir değişim olmadan enzimin stabilitesinin artacağını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Enzymes are used as biological catalysts in many areas of industry as reusable, economical and effective functional proteins. Genetic improvement studies are carried out on wild types in order to ensure enzymes can work with the highest stability and activity in industrial conditions. Advances in molecular biology and genetics have paved the way for protein engineering to be used in enzyme optimization. The features of current enzymes, such as activity, efficiency, stability, and substrate selectivity, can be enhanced via protein engineering techniques, and novel proteins can also be created. Alpha-glucuronidases provide hydrolysis of lignocellulosic biomaterials to water-insoluble polymers and thus have the potential to transform highly stable cellulose groups into a form that can be processed more easily in industrial use. Improving the stability and activity of this enzyme through protein engineering techniques will also increase its usage area and prevalence. In this thesis study, it is aimed to increase the stability of the xylan alpha-1,2-glucuronidase enzyme (A0A0D8BWB2) isolated from Geobacillus kaustophilus by using bioinformatics tools. For this purpose, models were created using structure prediction tools with different approaches based on the sequence information of the enzyme. The obtained models were evaluated with the structure prediction validation tools, and it was determined that the homology model created with YASARA Structure was the most suitable. Then, possible amino acid positions and possible substitutions that may affect the stability of the enzyme were determined using HotSpot Wizard v3.1. In order to choose the mutation sites that have a beneficial impact on activity and stability, stability changes (ΔΔG) were assessed, and the change in the affinity of mutants to the substrate was determined by molecular docking. In this way, possibly more stable T227A, T227R, I210L/Y238F, and E299L/C319A mutants of the enzyme were obtained.
Benzer Tezler
- Termofilik alfa-glukuronidaz enziminin rekombinant protein olarak ifadesi ve enzimatik karakterizasyonu
Expression of thermophilic alpha-glucuronidase enzyme as recombinant protein and its enzymatic characterization
HİLAL TAŞDEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiKafkas ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YUNUS ENSARİ
- Geobacillus kaustaphilus alfa-galaktosidaz enziminin rekombinant protein olarak E. coli'de ifadesi ve karakterizasyonu
Expression and characterization of geobacillus kaustophilus alfagalactosidase enzyme as a recombinant protein in E. coli
ASLI KUŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyomühendislikKafkas ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ YUNUS ENSARİ
- ATP-bağımlı ftsH geninin Geobacillus kaustophilus'dan klonlanması ve ekspresyonu
Cloning and expression of ATP-dependent ftsH gene from Geobacillus kaustophilus
AHMET TÜLEK
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
BiyolojiGebze Yüksek Teknoloji EnstitüsüMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. FATMA İNCİ ÖZDEMİR
- Geobacillus kaustophilus lipaz yapısında bulunan Met287 ve Asp365 rezidülerinin yönlendirilmiş mutagenez yöntemiyle değiştirilmesi, aktivite ve kararlılığına etkilerinin incelenmesi
Site-directed mutagenesis of the residues Met287 and Asp365 of Geobacillus kaustophilus lipase and the effects of these mutations on the activity and stability
ATİKE NUR SEYİTOĞLU
- Geobacillus kaustophilus fosfotransasetilazın rekombinant üretimi ve biyokimyasal karakterizasyonu
Geobacillus kaustophilus phosphotransacetylase: Recombinant production and biochemical characterization
MERAL AMANVERMEZ KARABAŞ