Küçük iletkenlikli mekanosensitif iyon kanalı (MscS)'nın antibakteriyel ilaç hedefi olarak yapısal değişimlerinin incelenmesi
Examination of the structural changes of small conductivity mechanosensitive ion channel (MscS) as an antibacterial drug target
- Tez No: 827188
- Danışmanlar: PROF. DR. AKIN YEŞİLKAYA
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyokimya, Biochemistry
- Anahtar Kelimeler: MscS, Viyomisin, Hücre canlılığı, KriyoEM, MD simülasyon, MscS, Viomycin, Cell viability, CryoEM, MD simulations
- Yıl: 2023
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Akdeniz Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Tıbbi Biyokimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 87
Özet
Amaç: Escherichia coli (E. coli) bakterilerindeki küçük iletkenlikli mekanosensitif (MS) iyon kanalı (EcMscS), çözünen maddeleri serbest bırakmak ve artan sitoplazmik basıncı azaltmak için porlarını açarak lipid çift tabakada artan gerilime yanıt veren heptamerik integral membran proteinidir. Bu nedenle MS iyon kanallarının antibakteriyel ilaç hedefi olarak bir potansiyele sahip olduğu düşünülmektedir. Fakat EcMscS'den geçen solütlerin hücreye erişim mekanizması henüz tam anlamıyla bilinmemektedir. Doktora tez projesinde amacımız, antibakteriyel ilaç hedefi olarak EcMscS'nin yapısal değişimlerini belirlemek ve kanal geçiş mekanizmalarının biyokimyasal, yapısal biyoloji ve in-silico teknikler kullanılarak multidisipliner bir yaklaşımla açıklamaktır. Yöntem: MscS iyon kanalı bulunan ve bulunmayan E. coli suşlarında viyomisinin hücre canlılığına etkileri konsantrasyon bağımlı olarak karşılaştırıldı. Nanodisk rekonstitüsyonu ile elde edilen McsS:MSP1E3D1:(16:1), Kriyo Elektron Mikroskobu (KriyoEM) tekniği ile çözdürüldü. MD simülasyon teknikleri ile viyomisinin EcMscS'den hücre içine geçişi modellendi ve elde edilen MD simülasyon bulguları KriyoEM sonuçları ile kıyaslandı. Bulgular: MscS içeren hücrelerde konsantrasyona bağlı olarak viyomisinin hücre canlılığını azalttığı belirlendi. KriyoEM tekniği ile EcMscS:MSP1E3D1:(16:1) (1:10:500)'nin 3.4 Å çözünürlükte kapalı konformasyona sahip yapısı elde edildi. Aynı lipid türü (DYPC 16:1) kullanılarak 100 ns MD simülasyon boyunca kanalın kapalı formunu koruyabildiği gözlemlendi. Viyomisinin EcMscS'ye bağlanma bölgeleri tespit edildi. Sonuç: Viyomisinin MscS içeren E.coli suşunda hücre canlılığını etkilediği ve kanaldan geçebilecek bir potansiyele sahip olabileceği gözlemlendi. KriyoEM ve MD deneyleri sonucunda EcMscS'nin kapalı konformasyonunda PC:16 lipid türünün etkili olabileceği düşünüldü. MscS'nin üç boyutlu konformasyonel yapısı ve bu yapıdaki lipid türlerinin işlevleri hakkındaki bilgimiz arttıkça MscS'nin antibakteriyel ilaç hedefi olma potansiyeli de artacaktır.
Özet (Çeviri)
Objective: The small conductance mechanosensitive (MS) ion channel (MscS) in Escherichia coli (E. coli) (EcMscS) is a heptameric integral membrane protein that responds to increased tension in the lipid bilayer by opening its pores to release solutes and reduce the increased cytoplasmic pressure. Therefore, MS ion channels are thought to have potential as antibacterial drug targets. However, the mechanism of cellular access of solutes passing through EcMscS is not clear yet. The aim of our thesis project is to determine the structural changes of EcMscS as an antibacterial drug target and to explain the gating mechanisms with a multidisciplinary approach using biochemical, structural biology and in-silico techniques. Method: The effects of viomycin on cell viability in E. coli strains with and without MscS ion channel were compared in a concentration-dependently. EcMscS:MSP1E3D1:(16:1) obtained by nanodisc reconstitution was resolved by Cryo-Electron Microscopy (CryoEM) techniques. The transition of viomycin from EcMscS was modeled by MD simulation techniques and the findings were compared with the CryoEM results. Results: It was determined that viomycin decreased cell viability in MscS-expressed strains in a concentration-dependently. The structure of EcMscS:MSP1E3D1:(16:1) (1:10:500) with a closed conformation at 3.4 Å resolution was obtained by CryoEM methods. It was observed that the channel was able to maintain its closed form throughout the 100 ns MD simulation for the same lipid type (DYPC 16:1). Also, the binding sites of viomycin to EcMscS were identified. Conclusion: It was observed that viomycin affected cell viability in MscS-containing E.coli strains and may have a potential to pass through the channel. As a result of cryoEM and MD experiments, it was thought that the PC:16 lipid types may be effective in the closed conformation of EcMscS. As our knowledge is deepened about the three-dimensional conformational structure of MscS and the functions of lipid types, the potential of MscS as an antibacterial drug target will increase.
Benzer Tezler
- CoSb3 bazlı katkılı skutteruditelerin transport özellikleri
Transport properties of CoSb3 based skutterudities
SEDAT BALLIKAYA
Doktora
Türkçe
2010
Enerjiİstanbul ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CTİRAD UHER
PROF. DR. EMİNE RIZAOĞLU
- Akışla şekillendirme uygulanmış AA7075 kalite alüminyum alaşımının mekanik ve korozyon özelliklerine retrogresyon ve yeniden yaşlandırma işleminin etkisi
The effect of retrogression and reaging heat treatment on the mechanical and corrosion properties of a flow formed AA7075 aluminum alloy
EDA URAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN
- Elektrik empedans tomografide eliptik yapılardaki iletkenlik dağılımları geriçatım probleminin yapay sinir ağları ile incelenmesi
Analysis of conductivity distribution reconstruction problem of elliptic models with artificial neural networks at electrical impedance tomography
HATİCE MANİSALI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ATİLA YILMAZ
- Doku oluşturulmuş silicili kesici takım ile tornalamada doku özelliklerinin işleme performansına etkilerinin incelenmesi
Investigation of the effects of texture properties on machining performance in turning with textured wiper cutting tool
HÜSEYİN BAHRİ ESKİZARA
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Makine MühendisliğiYıldız Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ERHAN ALTAN
- Design of a buck-boost converter and its implementation in a real system
Buck-boost dönüştürücü tasarımı ve gerçek sistemin üzerindeki uygulaması
RIZWAN UZ ZAMAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiYaşar ÜniversitesiElektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HACER ŞEKERCİ