Computational modeling and analysis of the dynamic behavior of proteins
Proteinlerin dinamiğinin bilgisayar destekli modellenmesi ve analizi
- Tez No: 112133
- Danışmanlar: PROF. DR. İVET BAHAR, DOÇ. DR. TÜRKAN HALİLOĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Bilgisayar destekli modelleme, Gauss ağ modeli, Moleküler mekanik, Computer aided modelling, Gaussian network model, Molecular mechanic
- Yıl: 2001
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
ÖZET PROTEİNLERİN DİNAMİĞİNİN BİLGİSAYAR DESTEKLİ MODELLENMESİ VE ANALİZİ Proteinlerin dinamiğinin anlaşılması, yapı-fonksiyon ilişkisinin açığa çıkarılmasında büyük önem taşımaktadır. Bu tezde amaç, yapısal bazlı analitik bir yaklaşımla nükleer manyetik rezonans (NMR) deneylerinde gözlendiği şekilde proteinlerin konformasyonel dinamiğini modellemek ve kollektif hareketlerin moleküler mekaniğini tahmin emektir. Bu amaçla chymotrypsin inhibitor 2 (CI2), ribonuclease HI (RNase HI), staphlococcal nuclease (SNase) proteinlerinin dinamiği Gaussian Ağ Modelinin (GNM) bir uzantısı kullanılarak incelenmiştir. Sonuçlar deney ve simulasyon verileriyle karşılaştırılmıştır. Üç proteinde de biyolojik fonksiyon için önemli rol oynayan halka bölgeleri yapıların diğer bölgelerine oranla oldukça hareketli bulunmuştur. Teori sonuçları ile sarmal yapılarındaki amid bağlarının tümünün sınırlı bir hareketliliğe sahip ve konumsal değişikliklere güçlü dirençleri olduğu görülmüştür. Ek olarak, dihydrofolate reductase enziminin kollektif hareketleri GNM ve uzantısı anizotropik ağ modeli (ANM) kullanılarak incelenmiştir. Proteinin hareketlerinin en düşük frekanslı modunda gözlenen en az hareketli rezidülerin enzimi iki ayrı parçaya ayıran bölümle çakıştığı görülmüştür. İkinci en yavaş mod katalitik olarak aktif bölgenin halka bölgesi olduğunu göstermektedir. Yüksek frekanslı modlarda bulunan rezidülerin hepsinin hidrofobik kümelerde toplandığı ve çoğunun proteinin katlanmasında yer alan residülerle çakıştığı görülmüştür. Proteinin ANM ile analizi enzimin titreşimlerinin üç boyutlu yönlerini göstermiştir. Sonuçlar deneysel gözlemlerle uyuşmaktadır. M20 halkası, G-H halkası, F-G halkası, B ve C sarmal yapılarının yüksek amplitütlü titreşimlere sahip olması, bu bölgelerin bağlanma ve katalitik aktivitede önemli rol oynadıklarını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
IV ABSTRACT COMPUTATIONAL MODELING AND ANALYSIS OF THE DYNAMICS OF PROTEINS Understanding the dynamics of proteins is crucial to deduce the relation between structure and function. In this study, the aim is to model the conformational dynamics of proteins as observed in NMR relaxation experiments and to predict molecular mechanisms of collective motions using a structure-based analytical approach. For this purpose the dynamics of a series of proteins, including chymotrypsin inhibitor 2, ribonuclease HI, and staphylococcal nuclease are investigated. An extension of the Gaussian Network Model (GNM) is used. The results are compared with experimental and computational findings. In all three proteins the loop regions, which generally play important roles in the biological function of a protein, are found to be extremely flexible compared to the other regions in the structures. The amide bonds belonging to residues in a-helices are invariably predicted by the theory to have hindered mobilities. They have a strong resistance to orientational changes. In addition, the collective motions of dihydrofolate reductase (DHFR) are analyzed using GNM and its extension anisotropic network model (ANM). The hinge residues observed in the slowest frequency mode of DHFR coincide with the two segments that separate the two subdomains. The second slowest mode indicates that the catalytic active site is in the loop domain. The fast frequency modes display the most constrained residues, called the kinetically hot residues, Leu4, Ala9, Trp30, Val40, Ile41, Met42, Leu54, Met92, Phel03, LeullO. Phel25. Phel53 and Ilel55. All of these residues are found in hydrophobic clusters and nearly all of them play important roles in the folding of the enzyme. The ANM analysis shows how the protein fluctuates with the directionality of the fluctuations. The results are in agreement with the experimental observations. The M20 loop, F-G loop, G-H loop, aB, and aC have large amplitude fluctuations, which indicates the importance of these regions in the binding and catalytic activity of the enzyme.
Benzer Tezler
- Taşıtlara etkileyen kuvvetler ve taşıt titreşimleri
The Forces acting on vehicles and vehicle vibrations
RUHİ ÇELİKKAYA
- Üç boyutlu yapı sistemlerinin statik ve dinamik analizi
Static and dynamic analysis of the three dimensional building systems
ÖMER KELEŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
1996
İnşaat MühendisliğiFırat ÜniversitesiYapı Eğitimi Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. MEHMET ÜLKER
- Bir hidrolik platformda bilgisayar destekli mühendislik uygulamaları
Computer aided enginering applications on a hydraulic platform
BURÇİN SÖĞÜT
- Kararlılık analizinde kullanılan senkron makina modelleri
Synchronous machine models used in stability analysis
MEHMET S. KÜÇÜK
Yüksek Lisans
Türkçe
1990
Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiPROF. DR. M. EMİN TACER
- Bulanık kümeler ve meteoroloji uygulamaları
Fuzzy sets and applications of meteorology
HASAN TATLI
Yüksek Lisans
Türkçe
1997
Meteorolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMeteoroloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEKİ ŞEN