Allosteric regulation in proteins through residue-residue contact networks
Kalıntı-kalıntı ağlar ile proteinlerdeki allosterik düzenlemeler
- Tez No: 824932
- Danışmanlar: DOÇ. DR. YEŞİM AYDIN SON, DOÇ. DR. NURCAN TUNÇBAĞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Biyoistatistik, Tıbbi Biyoloji, Computer Engineering and Computer Science and Control, Biostatistics, Medical Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Enformatik Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Sağlık Bilişimi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 133
Özet
Proteinler birçok biyolojik süreçte merkezi bir rol oynar ve işlevleri, allosterik düzenleme dahil olmak üzere çeşitli mekanizmalar tarafından düzenlenir. Allosterik düzenleme, protein aktivitesinin aktif bölge dışındaki bölgelere bağlanan moleküller veya iyonlar aracılığıyla düzenlendiği ve protein aktivitesinin aktif bölge dışındaki bölgelere bağlanan moleküller veya iyonlar aracılığıyla düzenlendiği bir mekanizmadır. Bu çalışmada, allosterik protein bölgelerini incelemek için yeni bir yaklaşım önerdik. Her protein ve protein kompleksi yapısını bir kalıntı-kalıntı etkileşim ağı olarak temsil ettik ve bu temsil aracılığıyla iki uzak bölge arasındaki allosterik yolları tanımladık. Geliştirdiğimiz yöntemi test etmek için, allosterik olarak düzenlenen ve yapısı bilinen 14 proteinlik bir veri kümesine uyguladık. Elde edilen sonuçları istatistiksel ölçümlerle değerlendirdik ve yöntemimizin, kalıntılar ve allosterik yollar üzerindeki etkilerinin son derece etkili olduğunu gösterdiğini bulduk. Mevcut algoritmalara kıyasla, özellikle yüksek gerçek pozitif oranlarıyla Steiner-PageRank (S-PR) algoritması daha iyi performans sergiledi. Analizimiz, amino asitlerin çekirdek dağılımı, çözücü-erişilebilir yüzey alanı ve eğilim skoru değerlendirmelerine dayanarak 384 protein yapısının işlevsel çıkarımlarını içermektedir. Bu çalışma, allosterik yolları deşifre etmek için yenilikçi bir yaklaşım sunarak, protein araştırmalarını, ilaç keşfine ve hassas tıbbı dönüştürücü ilerlemelere taşıyabilecek yeni teknikler ve içgörüler sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Proteins play a central role in many biological processes and their function is regulated by various mechanisms including allosteric regulation. Allostery refers to the regulation of protein activity by molecules or ions binding at sites other than the active site. Despite the importance of allostery, understanding the mechanisms of allosteric regulation and identifying allosteric pathways in protein structures has been a challenging task due to the complexity and diversity of protein structures. In this research, we proposed a novel structure-based network approach for examining allosteric protein regions. We represented each protein and protein complex structure as a residue-residue interaction network and used this representation to identify allosteric pathways connecting two distant sites. To validate our method, we applied it to a dataset of 14 proteins of known structure that are regulated allosterically and used statistical metrics to assess the accuracy of the results. Our analysis showed that the residues obtained by our method and their effect on the allosteric pathway were highly accurate. The approach outperformed existing algorithms, with the Steiner-PageRank (S-PR) algorithm showing particularly high true positive rates. The analysis extends to solvent-accessible surface area (SASA) and propensity score evaluation, providing insights into protein core distribution and functional implications for 384 protein structures in 21 different protein categories. This study presents an innovative approach to allosteric pathway deciphering that is poised to reshape protein research, drug discovery, and precision medicine. The novel study techniques and insights enhance protein behavior understanding and pave the way for transformative advances in various fields.
Benzer Tezler
- Exploring functional dynamıcs of bacterial and human ribosome structures via coarse grained techniques
Bakteri ve insana ait ribozomal kompleks dinamiğinin kaba ölçekli teknikler ile araştırılması
PELİN GÜZEL
Doktora
İngilizce
2020
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU LEVİTAS
- Predicting potential allosteric communication pathways in pyruvate kinase using residue network model
Rezidü ağ modelini kullanarak piruvat kinazdaki potansiyel allosterik iletişim yollarının tahmini
ZEHRA SARICA
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ AYŞE ÖZGE KÜRKÇÜOĞLU LEVİTAS
- Prediction of allosteric key residues and their role in protein folding
Alosterik anahtar reziduların tahmin edilmesi ve protein katlanmasındaki rolü
ŞÖLEN EKESAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2009
Kimya MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. TÜRKAN HALİLOĞLU
- Computational investigation of protein dynamics based on energy dissipation
Proteın dinamiği üzerine enerji dağılımına dayalı hesapsal araştırma
ELİF NAZ BİNGÖL
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
BiyomühendislikMarmara ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. PEMRA ÖZBEK SARICA
- Investigation of protonation state dependent conformational dynamics of the nucleotide binding domain of Hsp70 protein homolog Dnak via computational methods
Hsp70 protein homoloğu dnak'nin nükleotit bağlanma alaninin protonlanma haline bağli konformasyonel dinamiklerinin hesapsal yöntemlerle incelenmesi
UMUT ÇAĞAN UÇAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyofizikİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜLENT BALTA