Decıpherıng the lınks between proteın dynamıcs and evolutıon
Proteın dinamikleri ile evrimsel bağlantıların deşifre edilmesi
- Tez No: 944605
- Danışmanlar: PROF. DR. TÜRKAN HALİLOĞLU
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyofizik, Biyoistatistik, Kimya Mühendisliği, Biophysics, Biostatistics, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 340
Özet
Proteinler doğası gereği dinamiktir ve işlevsel mekanizmaları çoğunlukla kolektif içsel hareketlere dayanır. Yapı ile dinamikler arasındaki ilişki geniş çapta incelenmiş olsa da, proteinlerin içsel dinamikleri ile evrimsel olarak korunan kısa dizilim motifleri arasındaki bağlantı halen yeterince anlaşılmamıştır. Bu tez, farklı proteinler arasında yalnızca dizi benzerliğine dayalı olarak paylaşılan kısa ve korunan dizilim segmentleri (temalar) ile ilgili dinamik rolleri, elastik ağ modelleme ve bilgi kuramına dayalı analizler yoluyla inceleyerek bu alandaki boşluğu doldurmayı amaçlamaktadır. Çalışmada, Gaussian Ağ Modeli (GNM) kullanılarak düşük frekanslı kolektif modlardan elde edilen, birlikte salınan art arda gelen kalıntılardan oluşan dinamik elementler (DE'ler) tanımlanmıştır. Bu DE'ler ile temalar arasındaki örtüşmeyi değerlendirmek için, 150 ECOD domeninden oluşan özenle seçilmiş bir veri kümesinde temalara dayalı kümeler ile DE'ler arasındaki karşılıklı bilgi (MI) hesaplanmış ve istatistiksel anlamlılık rastgele kontrol gruplarıyla test edilmiştir. Sonuçlar, birçok temanının işlevsel dinamik birimlerle anlamlı biçimde örtüştüğünü ortaya koymaktadır. Odaklı bir vaka çalışmasında, önceden tanımlanmış adenine-bağlayan temalar, GNM tabanlı Transfer Entropisi (GNM-TE) yöntemiyle analiz edilmiş ve bu temaların çoğunlukla uzun menzilli allosterik sinyalleşmeye aracılık eden dinamik iletişim merkezleri olarak davrandığı gösterilmiştir. Bu bulgulara dayanarak, temalar bilgi transferi rollerine göre sınıflandırılmış ve bağlanma temaları arasında zenginleşme örüntüleri istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Bu tez, evrimsel olarak yeniden kullanılan dizilim segmentlerini içsel dinamik mimariler ve iletişim özellikleriyle sistematik biçimde ilişkilendiren ilk çerçeveyi sunmakta; dinamik element kavramı ile yönlü bilgi akışının entegrasyonu sayesinde protein evrimi ve işlevine yapı-dinamik ekseninde yeni bir bakış açısı kazandırmaktadır.
Özet (Çeviri)
Proteins are inherently dynamic, and their functional mechanisms often rely on collective internal motions. While the relationship between structure and dynamics has been widely studied, the connection between intrinsic dynamics and evolutionarily conserved sequence motifs remains poorly understood. This thesis addresses this gap by investigating the dynamic roles of themes—short conserved sequence segments shared across diverse proteins—through elastic network modeling and information-theoretic analysis. Using the Gaussian Network Model (GNM), dynamic elements (DEs) were defined as contiguous, co-fluctuating segments derived from low-frequency collective modes. To assess their correspondence with themes, mutual information (MI) was calculated between DEs and theme-based partitions across a curated dataset of 150 ECOD domains, with statistical validation performed against randomized controls. The results indicate that many themes align significantly with DEs, suggesting that reused segments are embedded in functional dynamic units. In a focused case study, previously identified adenine-binding themes were analyzed using a GNM-based Transfer Entropy (GNM-TE) method. The analysis revealed that these motifs frequently act as dynamic communication hubs, implicating them in long-range allosteric signaling. Building on this, the thesis classifies themes according to their information transfer roles and applies statistical analysis to evaluate enrichment patterns among binding themes. Together, these studies offer the first systematic framework for linking evolutionarily reused sequence segments with intrinsic dynamic architectures and communication properties. By introducing the concept of dynamic elements and integrating them with directional information flow, this work advances our understanding of protein evolution and function from a structure–dynamics perspective.
Benzer Tezler
- Investigating the targets and biological roles of IRE1's two enzymatic activities
IRE1'nin iki farklı enzimatik aktivitelerinin biyolojik hedeflerinin ve rollerinin incelenmesi
ASLI DİLBER YILDIRIM
Doktora
İngilizce
2022
Biyolojiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DR. EBRU ERBAY
- The inhibition of autophagy and hedgehog pathway leads to a decrease in the proliferation of cholangiocarcinoma
Kolanjiyokarsinoma proliferasyonunun otofaji ve hedgehog sinyal yolaklarının inhibisyonu ile azaltılması
NİHAN AKTAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
BiyolojiAbdullah Gül ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ MONA EL KHATIB
- Genetic and epigenetic targets in liver cancer
Karaciğer kanserinde genetik ve epigenetik hedefler
HALUK YÜZÜGÜLLÜ
Doktora
İngilizce
2010
Genetikİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET ÖZTÜRK
- Motor kontrol ve öğrenmeye ilişkin nöral yapıların modellenmesi ve donanım üzerinde bir gerçekleme
Modeling neural structures related to motor control and learning and an implementation on hardware
SERHAT ÇAĞDAŞ
Doktora
Türkçe
2025
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiElektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NESLİHAN SERAP ŞENGÖR
- Reading in between and beyond the lines: An analysis of maps of i̇stanbul (1930-1970) through critical cartography
Satır aralarını ve ötesini okumak: Eleştirel haritacılık yaklaşımı ile İstanbul haritalarının (1930-1970) analizi
LÜTFİYE ÇETİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
Tarihİstanbul Bilgi ÜniversitesiTarih Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLHAN BALSOY