Investigation of conformational dynamics of single fluorescent protein-based biosensors by molecular dynamics simulations
Tek floresan proteı̇n tabanlı bı̇yosensörlerı̇n konformasyonel dı̇namı̇klerı̇nı̇n moleküler dı̇namı̇k sı̇mülasyonlarıyla ı̇ncelenmesı̇
- Tez No: 897066
- Danışmanlar: PROF. DR. CANAN ATILGAN
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyofizik, Biophysics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji, Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Genetik olarak kodlanmış floresan biyosensörler (GEFB'ler) birçok metabolit ve hücresel süreç için güvenilir hücre içi izleyicilerdir. GEFP'ler floresan bir proteinin (FP), ligand bağlandığında konformasyonel bir değişikliğe uğrayan bir algılama proteinine genetik olarak kaynaştığı modüler bir yapıya sahiptirler. Bu konformasyonel kayma, kromofor ortamında bir değişikliği tetikleyerek FP'nin spektral özelliklerini etkiler. Etkin biyosensörler için önem taşıyan yapısal unsurlar, hem ligand bağlı hem de ligandsız formların kristal yapıları erişilebilir hale geldiğinde ancak geriye dönük olarak fark edilir. Bu durum, istenen analite göre uyarlanmış yeni biyosensörler geliştirme sürecini zorlaştırmaktadır. Bu tezde, tüm atom klasik moleküler dinamik (MD) simülasyonlarını kullanarak, sırasıyla parlak (ON) ve sönük (OFF) seviyeleri temsil eden, hem ligand bağlı hem de bağlı olmayan konformasyonlarda yüksek performanslı biyosensörlerin yapısal belirleyicilerini araştırdık. Kromofor ortamının allosterik modülasyonuna ışık tutmak için sensör yapısı genelindeki hidrojen bağı doluluk oranlarındaki değişiklikleri karakterize ettik. Ligand bağlanma bölgesinden kromofor çevresine kadar süreklilik arzeden bir hidrojen bağı ağının ve kromofor etrafındaki düşük su yoğunluğunun yüksek performanslı sensörleri ayırt eden için iki güçlü gösterge olduğunu gösterdik. Çalışmamızın sonuçları yeni biyosensörlerin etkili tasarımı için önemli bir altyapı oluşturmaktadır.
Özet (Çeviri)
Genetically encoded fluorescent biosensors (GEFBs) proved to be reliable tracers for many metabolites and cellular processes. They have a modular structure where a fluorescent protein (FP) is genetically fused to a sensing protein which undergoes a conformational change upon ligand binding. This change triggers a shift in the chromophore environment, altering the FP's spectral characteristics. The structural elements crucial for effective biosensors are only discerned retrospectively, when crystal structures of both ligand-bound and ligand-free forms become accessible. Consequently, developing new biosensors tailored to specific analytes often involves extensive trial and error processes. In this thesis, we investigate the structural determinants of high performance biosensors in both ligand bound and unbound conformations, representing the bright (ON) and dark (OFF) states respectively, by using all-atom classical molecular dynamics (MD) simulations. We characterize the shifts in hydrogen bond occupancies over the total sensor structure to shed light on the allosteric modulation of chromophore environment. Furthermore, we deduce two strong indicators for distinguishing the ON state of high performance sensors; a continous network of hydrogen bonds from the ligand binding site up to the chromophore environment and reduced water density around the chromophore. Our results form the groundwork for the efficient design of new biosensors by reducing experimental screening time.
Benzer Tezler
- İzmir'de bazı yolların kapatılarak yaya bölgeleri oluşturma da kent peyzajını geliştirme açısından yeniden planlanması üzerinde araştırmalar
Başlık çevirisi yok
BAHAR TÜRKYILMAZ
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Şehircilik ve Bölge PlanlamaEge ÜniversitesiŞehir ve Bölge Planlama Ana Bilim Dalı
- Kuyruk modelleri ve analizi üzerine bir uygulama
Başlık çevirisi yok
DİDEM ÖZPULAT
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
İstatistikEge ÜniversitesiBilgisayar Bilimleri ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FİKRET İKİZ
- Samsun ve çevresinde tarla sarmaşığı (conuolvulus arvensis L.)'na karşı biyolojik savaşa esas olacak fauna tespiti
Investigations on the insect fauna of the field binweed (Conuolvulus arvensis L.) related to its biological control in Samsun Province
YASEMİN UFUK GERMAN
- Gebelik ve doğum olgularında prolaktin düzeylerinin değerlendirilmesi
The Evaluation of prolactin values during pregnancy labour and in deliveries
TÜLİN AKAN
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
1987
Kadın Hastalıkları ve DoğumGazi ÜniversitesiKadın Hastalıkları ve Doğum Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. MÜLAZIM YILDIRIM
- Bromtimol mavisi, bromkresol moru ve klorfenol kırmızısı indikatörleri katılmış özel besiyerlerinin sütlerde antibiyotik belirtilmesine uygunluğu üzerine araştırmalar
Başlık çevirisi yok
ESENGÜL TUNCER
Yüksek Lisans
Türkçe
1985
Gıda MühendisliğiEge ÜniversitesiSüt Teknolojisi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HASAN YAYGIN