Computational analysis of 3D genome organization and its effect on nuclear morphology and mechanics
3D genom organizasyonun ve hücre çekirdeğine ve mekaniğine olan etkisinin hesaplamalı analizi
- Tez No: 842071
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AYKUT ERBAŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyofizik, Biophysics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Malzeme Bilimi ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 137
Özet
Progeria, Emery-Dreifuss kas distrofisi ve kanser türleri dahil olmak üzere birçok hastalıkta, hücre çekirdeği yapısında ve mekaniğinde değişimler gözlenmektedir. Bu değişimlerin sebeplerinden bir tanesi de 10-mikron boyuta sahip olan elastik hücre çekirdeğini dolduran kromatindir. Kromatin ve hücre çekirdeğinin arasındaki ilişkinin polimer fizik prensipleri tam olarak bilinmemektedir. Kromatin polimeri ve hücre çekirdeğinin arasındaki ilişkiyi açıklayabilmek için elastik çekirdek için iri taneli polimer modelinden yararlanarak kromatin faz dağılımı üzerinde yoğulaştık. Yaklaşımımız normal ve ters kromatin organizasyonunu modelleyebildi ve aynı zamanda hücre çekirdeğinin deforme olmasını sağladı. Biyolojik kromatin hacim oranlarını elde ederek, heterokromatinin kendisiyle ve çekirdekle olan etkileşimi incelenmesi sonucunda heterokromatinin, hücre çekirdeği yapısını etkileyen önemli faktörlerden biri olabileceği görüldü. Simulasyonlar, heterokromatin-çekirdek kabuğunun arasındaki etkileşimlerindeki değişikliğin, hücre çekirdeğinin dalgalanmasını etkileyebileceğini ve yapısının bozulabileceğini gösterdi. Ayrıca heterokromatin-heterokromatin ve heterokromatin-kabuk etkileşimleri arasındaki bağlantının faz dağılımda ve hücre çekirdeği dalgalanmalarında rol oynamadığı gözlemlenmiştir. Yüksek heterokromatin oranları düşük kromatin hacim oranlarında normal olmayan hücre çekirdeği yapısına sebep olmaktadır ve bu bazı deneysel sonuçlarla ters bir eğilim göstermektedir. Heterokromatin etkileşimlerini incelediğimiz her durumda, kromatin hacim oranının hücre çekirdeği dalganlamalarını baskılayıcı bir etki gösterdiği görülmüştür. Ek olarak, kuvvet-gerilim ilişkisi: heterokromatinin çekirdek kabuğuna bağlanması ve kendi içinde çapraz bağlanmasının, çekirdek kabuğuna kromatin temelli bir sertlik kazandırdığını gösterdi. Tüm bulgular incelendiğinde sonuçlarımız, kromatinin (özellikle heterokromatinin), önemli bir ölçüde hücre çekirdeğinin morfolojisine ve mekaniğine katkı sağladığını gösterdi.
Özet (Çeviri)
Several disorders, including progeria, cancer, and Emery-Dreifuss muscular dystrophy, share abnormalities in eukaryotic cells' nuclear structure and mechanics. One of the contributors to nuclear morphology and mechanics is the chromatin filling the 10-micron elastic nucleus. The polymer physics principles behind the relationship between chromatin and nuclear morphology and its mechanics need to be clarified. To elucidate this relationship between chromatin and polymer and nuclear morphology and mechanics, we concentrate on chromatin phase separation utilizing a coarse-grained polymer model encapsulated in an elastic shell. Our approach can capture the conventional and inverted nucleus organization while allowing nuclear deformability. Heterochromatin can be one of the key determinants of the nuclear shape by revealed by examining heterochromatin-heterochromatin interactions, as well as the interaction between chromatin and lamina inspecting through the biologically relevant volume fractions. The simulations showed that the heterochromatin-nuclear shell interactions influence the variation in the nuclear shape fluctuations, thus leading to nuclear deformations. The interplay between heterochromatin-heterochromatin interactions and its interaction with the nuclear shell plays a role in phase separation and nuclear shape fluctuations. Higher heterochromatin concentration resulted in abnormal morphology in lower volume fraction, in contrast to some experiments suggesting the opposite trend. The volume fraction exhibits a suppressing effect on the nuclear shape fluctuations in all examinations of heterochromatin interactions. Additionally, the tethering and crosslinking of the heterochromatin provide a chromatin-based stiffness to the nuclear shell revealed by force-strain relationships. Altogether, our results imply that chromatin, mainly heterochromatin, considerably contributes to nuclear morphology and mechanics.
Benzer Tezler
- Structural bioinformatics analysis of the candidate tumor suppressor protein CTCF
Aday tümör baskılayıcı protein CTCF'in yapısal biyoenformatik analizi
SİNEM DARWISH
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Biyoistatistikİstanbul Medipol ÜniversitesiBiyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ KIVANÇ KÖK
- Predicting novel small inhibitors of SARS-CoV-2: Targeting SARS-CoV-2 spike protein, human ACE2 protein and SARS-CoV-2 NsP16 via molecular docking
SARS-CoV-2 için yeni küçük inhibitör moleküllerin tahmini: Moleküler yanaştırma yöntemiyle SARS-CoV-2 spike proteini, insan ACE2 proteini ve SARS-CoV-2 NsP16 hedeflenmesi
ONUR ÖZER
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MERT GÜR
DR. ÖĞR. ÜYESİ SEFER BADAY
- Zika ve Dang virüsleri NS4A proteini ile insan Sec61G proteini glikozilasyon profillerinin glikoinformatik analizi ve protein-protein etkileşimlerinin farklı moleküler docking yaklaşımları ile hesaplamalı analizi
Glycoinformatics analysis of the glycosylation profiles of Zika and Dengue viruses NS4A protein and human sec61g protein and computational analysis of the protein-protein interactions with different molecular docking approaches
MUHAMMET USLUPEHLİVAN
- Dağıtık DVM kullanılarak miRNA hedef gen tahmini yapılması
miRNA target gene prediction using distributed SVM
NİYAZİ ELVAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolYıldız Teknik ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. A. GÖKHAN YAVUZ
- Identifying functionally important missense mutations in cancer by dynamics-based analysis and predicting pathogenicity/disease category of missense mutations
Kanserde fonksiyonel öneme sahip yanlış anlam mutasyonların dinamik tabanlı analizle belirlenmesi ve yanlış anlam mutasyonların patojenite/hastalık kategorisinin tahmin edilmesi
JAN FEHMİ SAYILGAN
Doktora
İngilizce
2021
BiyofizikKoç ÜniversitesiHesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET GÖNEN