Geri Dön

An integrated computational and experimental approach to allosteric control mechanism of biomolecular processes

Biyomoleküler süreçlerin alosterik kontrol mekanizmasına hesaplamalı ve deneysel entegre bir yaklasım

PDF İndir

  1. Tez No: 459386
  2. Yazar: FİDAN SÜMBÜL
  3. Danışmanlar: PROF. DR. TÜRKAN HALİLOĞLU
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Biyofizik, Chemical Engineering, Polymer Science and Technology, Biophysics
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Boğaziçi Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Proteins are flexible and dynamic in nature and can undergo structural rearrangements to perform their functions. The motivation of this thesis is to develop a novel integrated computational and experimental approach to understand the allosteric control of conformational transitions and molecular recognition. In the first part, a novel methodology called Collective Modes Bias Exchange Metadynamics (CM-BexMetaD) was developed and transition and allosteric control of transition of Adenylate kinase was investigated. In the second part, allosteric control of binding of proteins were studied through Elastic Network Models (ENM), Molecular Dynamics (MD), in-vitro imaging and Dynamic Force Spectroscopy (DFS) using AFM. A strong association between the hinge positions of global modes and allosteric mutations was shown by a large scale statistical analysis. The binding behavior of pyrin domain (PYD) and assembly formation of ASC protein was studied in-silico supported by in-vitro experiments and the results showed that, the ASC speck is an organized structure and the interaction of the domains are controlled via hinge residues. Further, the allosteric control of binding have been elucidated on the kinesin- αβ-tubulin and Rac1-PAK1 interactions by prediction of hinge residues that would affect the binding behavior of proteins and then the resulting change in the binding energy landscape were investigated by DFS and last the mechanistic explanation of the alteration of the allosteric communication network was studied via MD studies. Both kinesin- αβ-tubulin and Rac1-PAK1 protein complexes have alternative dissociation pathways where hinge residues as mechanistically key sites that allosterically control the binding behavior of molecules.

Özet (Çeviri)

Proteinler esnek ve dinamik yapılardır ve işlevsel yapısal değişimler gösterirler. Bu tezin ana motivasyonu, konformasyonel geçişlerin ve moleküllerin bağlanma süreçlerinin alosterik kontrolünü anlamaya yönelik hesaplamalı ve deneysel entegre bir yöntem geliştirmektir. Oncelikle, kararlı yapılar arasındaki geçişler ve serbest enerji yüzeylerini belirlemeye yönelik, Kolektif Modlar Bayas Değişimli Metadinamik (CM-BexMetaD) olarak adlandırılan özgün bir yöntem geliştirilmiştir. Adenilat kinaz enziminin birçok ara yapısı belirlenmiş ve menteşe bölgelerinin alosterik etkisi gösterilmiştir. Ikinci bölümde, ENM, moleküler dinamik (MD), in-vitro görüntüleme ve Atomik Kuvvet Mikroskopu-Dinamik Kuvvet Spektroskopisi (AFM-DFS) yöntemleri ile proteinlerin bağlanma mekanizmalarının alosterik kontrolu üzerine çalışılmıştır. SKEMPI veritabanindaki mutasyonlar ile menteşe bölgeleri arasındaki kuvvetli ilişki, geniş çaplı istatistiksel bir analiz ile gosterilmistir. In-silico ve in-vitro deneyler ile PYD ve ASC proteinlerindeki menteşe bölgelerindeki mutasyonlarin bağlanma davranışı üzerindeki etkisi çalışılmıştır. ASC zerreciklerinin en az iki seviyeli organize yapılar olduğu ve menteşe bölgeleri aracılığı ile kontrol edildiği belirlenmiştir. Bunlara ek olarak, AFM-DFS yöntemini kapsayan hibrit bir yaklaşım geliştirilerek, protein-protein bağlanma mekanizmalarinin menteşe bölgeleri aracılığı ile alosterik olarak kontrol edildiği, kinezin-αβ-tübülin ve Rac1-PAK1 etkileşimleri üzerinden ortaya konulmuştur. Alosterik haberleşme ağındaki değişimin mekanik izahı ise MD simülasyonları ile belirlenmiştir. Elde edilen sonuçlar ile kinezin-αβ-tübülin ve Rac1-PAK1 kompleks yapılarının alternatif ayrılma patikalarına sahip oldukları ve menteşe bölgelerinin bağlanma davranışlarını alosterik olarak kontrol eden anahtar bölgeler olduğu ortaya konulmuştur.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    322835

    An approach to the evaluation of daylight impact and contribution to the energy demand of office buildings in the urban context

    Şehirsel dokuya bağlı gün ışığı katkısının ofis binalarındaki enerji ihtiyacına etkisinin değerlendirilmesi amacıyla kullanılabilecek bir yaklaşım

    DİLAY KESTEN ERHART

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    Mimarlıkİstanbul Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALPİN KÖKNEL YENER

    PROF. DR. URSULA EİCKER

  2. Tez No

    664178

    Secondary school students' programming and computational thinking skills: Traditional and interdisciplinary approaches to teaching programming

    Ortaokul öğrencilerinin programlama ve bilgi işlemsel düşünme becerileri: Programlama öğretiminde geleneksel ve disiplinler arası yaklaşım

    RÜKİYE ALTIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Eğitim ve ÖğretimOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Bilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SANİYE TUĞBA TOKEL

  3. Tez No

    676721

    The effect of science instruction integrated with unplugged computational thinking activities on students' academic achievement and computational thinking skills

    Bilgi işlemsel düşünme etkinlikleriyle bütünleştirilmiş fen öğretiminin öğrencilerin akademik başarısına ve bilgi işlemsel düşünme becerilerine etkisi

    İLAYDA KILIÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Eğitim ve ÖğretimYıldız Teknik Üniversitesi

    Matematik ve Fen Bilimleri Eğitimi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA SAMİ TOPÇU

  4. Tez No

    522149

    Integrated computational alloy design, single crystal growth, and characterization of nickel base superalloys

    Nıkel esaslı süperalaşımların entegre hesaplamalı alaşım tasarımı, tek krıstal olarak üretımı ve karakterızasyonu

    MEHDI MONTAKHABRAZLIGHI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Makine MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ERCAN BALIKCİ

  5. Tez No

    676744

    Cogging torque and performance optimization of an interior permanent magnet synchronous motor used in commercial washing machines

    Ticari çamaşır makinelerinde kullanılan gömülü daimi mıknatıslı senkron motorların tutunma momenti ve performans en uygunlaştırması

    EGE ÜNLÜTEPE KESKİN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektrik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. DERYA AHMET KOCABAŞ

Geri Dön