Alfa-glukozidaz enziminin yapısal özelliklerinin moleküler dinamik simülasyon yöntemi ile incelenmesi
Başlık çevirisi mevcut değil.
- Tez No: 1011771
- Danışmanlar: PROF. DR. KADİR DEMİR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyofizik, Biophysics
- Anahtar Kelimeler: Amino asitler, Moleküler dinamik, Proteinler, Amino acids, Molecular dynamic, Proteins
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Zonguldak Bülent Ecevit Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Proteinlerin üç boyutlu yapıları, onların biyolojik işlevlerini anlayabilmek ve moleküler düzeyde gerçekleşen etkileşimleri çözümleyebilmek açısından temel bir öneme sahiptir. Özellikle enzimler gibi biyokatalizör proteinlerin yapısal kararlılığı, konformasyonel esnekliği ve moleküler etkileşimleri hem biyolojik süreçlerin düzenlenmesinde hem de ilaç tasarımı gibi terapötik uygulamalarda belirleyici rol oynamaktadır. Kanın glukoz seviyelerinin düzenlenmesinde kritik bir öneme sahip olan α-Glukozidaz enziminin ise karbonhidrat metabolizmasında disakkaritlerin glukoza parçalanmasında biyokatalizör olarak görev aldığı ve bu enzimin işlevsel bozukluklarının, tip 2 diyabet ve Pompe hastalığı gibi metabolik bozukluklarla ilişkili olduğu bilinmektedir. Bu nedenle, α-glukozidaz enziminin yapısal ve dinamik özelliklerinin detaylı incelenmesi hem hastalıkların moleküler temellerini anlamak hem de yeni tedavi yaklaşımları geliştirmek açısından önemlidir. X-ışını Kristalografisi, Nükleer Manyetik Rezonans (NMR), Kriyojenik Elektron Mikroskobu (Cryo-EM) gibi deneysel yöntemler, enzimin atomik yapısını çözümlemekte başarılı olsa da proteinlerin canlı ortamda sergilediği dinamik davranışları ve geçici konformasyonel durumlarını anlamakta çoğu zaman yetersiz kalmaktadırlarBu tez çalışmasında, α-glukozidaz enziminin çözelti ortamı içerisindeki yapısı ve konformasyonel esnekliği, Moleküler Dinamik (MD) simülasyon yöntemi kullanılarak atomik düzeyde incelenmiştir. Elde edilen veriler, enzimin kararlı bir temel yapıya sahip olmasının yanında aktif bölge çevresinde esnek yüzey bölgelerini de barındırdığını göstermiştir. Bu esneklikler enzime, substrat bağlanmasını kolaylaştırıcı ve katalitik işlevleri destekleyici yönde işlevler kazandırdığını işaret etmektedir. Buna karşılık, yapının iç kısmındaki kararlı aminoasit kalıntılarının, enzimin genel yapısal bütünlüğünü koruyan bir iskelet görevini yürüttüğü görülmüştür. Elde edilen simülasyonlar verileri üzerine yapılan“Kare Ortalama Karekök Yer Değiştirme (RMSD)”,“Kare Ortalama Karekök Dalgalanma (RMSF)”,“Jirasyon Yarıçapı (Rg)”ve“Çözeltiye Maruz Kalan Yüzey Alanı (SASA)”analizleri ve bunların yanında,“Ana Bileşen Analizi (PCA)”ve“Serbest Enerji Yüzeyi (FEL)”hesaplamaları, enzimin yapısal evrimini, baskın hareket yönlerini ve düşük enerjili konformasyonel geçişlerini tanımlamaya olanak sağlamıştır. Tüm bu analiz ve hesaplamalara ek olarak, hidrojen bağları ve tuz köprüleri gibi moleküller arası etkileşimlerin zamana bağlı olarak değişimi elde edilerek, yapının hem iç bölgelerinin kararlıitesini koruma mekanizmaları hem de çevresel değişimlere yanıt verebilme kapasitesi ortaya konulmuştur. Bulgular, enzimin iç bölgesinde kararlı bir yapı sergilediğini, aktif bölge çevresindeki esnek yüzey bölgelerinin (örneğin, Pro218-Pro234 döngüsü) ise substrat bağlanmasını desteklediğini göstermiştir.
Özet (Çeviri)
The three-dimensional structures of proteins are of fundamental importance for understanding their biological functions and analyzing molecular-level interactions. Particularly for biocatalytic proteins like enzymes, structural stability, conformational flexibility, and molecular interactions play a decisive role in regulating biological processes and in therapeutic applications such as drug design. The α-glucosidase enzyme plays a critical role in regulating blood glucose levels by catalyzing the breakdown of disaccharides into glucose in carbohydrate metabolism. Dysfunctions of this enzyme are associated with metabolic disorders such as type 2 diabetes and Pompe disease. Therefore, a detailed investigation of the structural and dynamic properties of α-glucosidase is essential for understanding the molecular basis of these diseases and developing novel therapeutic approaches. Although traditional structural biology methods (X-ray crystallography, NMR, Cryo-EM) successfully resolve the enzyme's atomic structure, they often fall short in capturing the dynamic behaviors and transient conformational states exhibited by proteins in their başlangıç environment. In this thesis, the structural stability and conformational flexibility of α-glucosidase at the atomic level were evaluated using molecular dynamics (MD) simulations. The obtained data indicate that the enzyme possesses a stable core structure while harboring flexible surface regions around the active site. This observed flexibility, particularly in the active site, facilitates substrate binding and supports catalytic function. Conversely, stable amino acid residues in the protein's interior form a structural scaffold that maintains the enzyme's overall structural integrity. Additionally, RMSD, RMSF, Rg, and SASA analyses—coupled with principal component analysis (PCA) and free energy landscape (FEL) calculations—enabled the characterization of the enzyme's structural evolution, dominant motion vectors, and low-energy conformational transitions. Furthermore, by analyzing the time-dependent evolution of intermolecular interactions (such as hydrogen bonds and salt bridges), the mechanisms underlying its intrinsic stability and its capacity to respond to environmental changes were elucidated. The findings demonstrate that the enzyme exhibits a stable architecture in its core region, while flexible surface regions surrounding the active site (e.g., the Pro218–Pro234 loop) facilitate substrate binding.
Benzer Tezler
- Atherosklerotik kalp hastalıklarında risk faktörleri
Risk factors in the coronary artery disease
MURAT SUHER
- Alloxan'ın sıçan pankreası üzerine etkilerinin ışık ve elektron mikroskobu seviyelerinde araştırılması
Investigation about the effect of alloxan on the rat at light and electronmicroscopical levels
SAİM ÖZDAMAR
Yüksek Lisans
Türkçe
1987
BiyokimyaCumhuriyet ÜniversitesiMorfoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ERDOĞAN GÜRSOY
- Şırnak asfaltitleri külünde nikel ve molibdenin spektrofotometrik tayini
Spectrophotometric determination of nickel and molybdenum in Şırnak asphaltites ash
OLCAY ŞİMŞEK
Yüksek Lisans
Türkçe
1986
Petrol ve Doğal Gaz MühendisliğiGazi ÜniversitesiYRD. DOÇ. DR. ALİ REHBER TÜRKER