Computational assessment of the effect of allosteric mutations on the dynamics of pdz domains
Pdz bölgelerinde dinamiklerinde allosterik mutasyonların etkisinin karşılaştırılması
- Tez No: 507358
- Danışmanlar: PROF. DR. CANAN ATILGAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyofizik, Bioengineering, Biophysics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2018
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Sabancı Üniversitesi
- Enstitü: Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
PDZ bölgeleri içeren proteinler sinyalleşme, hücre-hücre iletişimi, sinyalleşme komplekslerinin organizasyonu gibi hücreler arası etkileşimlerde yer alırlar. PDZ bölgeleri 90 ila 100 aminoasit içeren küçük proteinlerdir. Bununla birlikte, karboksil terminalindeki ekstra alfa sarmal yapısı, PSD-95'in üçüncü PDZ bölgesine stabilize edici ve allosterik iletişime katılan seçici bir yapısal özellik kazandırır. PDZ bölgeleri, önemli yapısal değişikliklere yol açmayan allosteriyi anlamak için en çok çalışılan modeller moleküllerdir. Bir değişiklik, uzak bir bölgede başka bir değişikliği tetikler ve bu“değişikliklerin”kaynağı, bir molekül bağlama olayı, genetik çeviri sonrası modifikasyon, mutasyon veya ışık soğurumu gibi bölgesel sarsımlardır. Mutasyonlar proteinin stabilizasyonunu değiştirebilir ve proteini ligand bağlanması için açık veya kapalı duruma getirebilir. Ayrıca aktif bölgede değişikliğe sebep olarak ligand tercihini etkileyebilirler. Bu çalışmada, mutasyonların allosterik regülasyonlara yol açan sebepleri ve ligand tercihleri üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Postsinaptik yoğunluk 95 (PSD-95) proteininin üçüncü PDZ bölgesi model sistem olarak kullanılarak; doğrudan bağlanma bölgesiyle ilişkili H372 ve bağlanma bölgesinden biraz uzaktaki G330 amino asitleri, allosterik mutasyonların protein dinamiği üzerindeki etkisini anlamak için seçilmiştir. Literatürde H372A ve G330T / H372A mutasyonlarının ligand tercihlerini sınıf I'den (ligandın 2. pozisyonunda T / S kalıntı tercihi) sınıf II'ye (ligandın 2. pozisyonunda hidrofobik amino asit tercihi) değiştirdiği gözlenmiştir. Öte yandan G330T mutasyonu hem sınıf I hem de sınıf II tip ligandların kabul edilmesine yol açar. Bu sebeple, H372A 'sınıf değiştirme mutasyonu', G330T mutasyonu 'sınıf köprüleyen mutasyon' olarak adlandırılır. Üçüncü PDZ bölgesinin yabanıl tip, H372A ve G330T tek mutasyonlu ve her iki mutasyonu da barındıran durumları için, her iki tip ligandın varlığında ve yokluğunda 200 ns'lık moleküler dinamik simülasyonlarını ikişer defa gerçekleştirdik. Karşılaştırmalı çalışma, allosterik iletişimin tetiklenmesinde ve engellenmesinde etkili olan dinamiklerdeki değişimlerin belirlenmesine yardımcı olmaktadır. Serbest enerji değişimleri hesaplamaları ve simülasyon süreçlerinin detaylı analizleri ile, 'sınıf birleştiren' (G330T) ve 'sınıf değiştiren' (H372A) mutasyonların; PDZ bölgelerinin davranışı, ligand tercihleri ve bağlanma afiniteleri üzerindeki etkileri açıklanmıştır. Çalışmamız, bu proteinde gözlemlenen allosterinin“genel uyum”görüşünün, bölgeden bölgeye bağlantıyı tanımlamak için, efektör ve bağlanma alanları arasında doğrudan bir bağlantı olduğunu kabul eden“yolak anlayışı”na göre daha iyi bir tanım olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
PDZ domain-containing proteins are involved in intercellular interactions such as trafficking, signaling, cell to cell communication and organization of signaling complexes. PDZ domains are themselves small proteins which typically consist of 90 to 100 amino acids. However, the extra α helix structure at the carboxyl terminus introduces a selective structural feature to the third PDZ domain of PSD-95 which has a stabilizing effect and participates in allosteric communication. PDZ domains are the most commonly studied models to understand single domain allostery without resulting in significant structural changes. One change triggers another change at distal site, and the source of the 'changes' are localized perturbations such as a binding event, posttranslational modification, a mutation or light absorption. Mutations can alter the stabilization of the protein and result ON or OFF state for ligand binding. They can also cause a change in the active site and affect the ligand preference. Here we investigate the reasons leading to the allosteric regulation of mutations and their effect on the ligand preferences. By using third PDZ domain of postsynaptic density 95 (PSD-95) as a model system H372 directly connected to the binding site and G330 with a somewhat removed position were selected to assess the effect of allosteric mutations on the dynamics. In the literature, it was observed that the H372A and G330T/H372A mutations change ligand preferences from class I (T/S amino acid preference at position 2 of the ligand) to class II (hydrophobic amino acid preference at position 2 of the ligand). On the other hand, the G330T mutation leads to the recognition of both class I and class II types of ligands. Therefore, H372A is a 'switching mutation' while G330T mutation is 'class bridging'. We have performed 200 ns molecular dynamics simulations for wild-type, H372A, G330T single mutants and a double mutant of third PDZ domain in the absence and presence of both types of ligands. The comparative study helps to identify the changes in the dynamics that are effective in the onset and prevention of allosteric communication. With the combination of free energy difference calculations and a detailed analysis of MD trajectories, the behavior of the PDZ domain under the mutations, which are 'class bridging'(G330T) and 'class changing'(H372A), and their effects on the ligand preferences and binding affinities are explained. We show that the ensemble view of allostery provides a better description of site-to-site coupling rather than a pathway view that assumes a direct connection between the effector and binding sites.
Benzer Tezler
- Sayı konuşmalarının ilkokul birinci sınıf öğrencilerinin sayı duyusu, matematik başarısı, hesaplamada akıcılık ve esneklik becerileri üzerindeki etkisi
The effect of number talks on number sense, mathematics achievement, computational fluency and flexibility skills of fi̇rst grade pri̇mary school students
AFET OSMANBEY YAZMALAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Eğitim ve ÖğretimBurdur Mehmet Akif Ersoy ÜniversitesiTemel Eğitim Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DERYA CAN
- Resimli hikâye kitapları temelli“Dinle, anlat, kodla!”Kodlama programının 60-72 aylık çocukların dil gelişimi, bilgi işlemsel düşünme ve erken okuryazarlık becerilerine etkisinin incelenmesi
“Listen, tell, code!”Based on picture storybooks investigation of the effect of coding program on language development, computational thinking and early literacy skills of 60-72-month-old children
FATMA MERVE ŞİMŞEK
Doktora
Türkçe
2025
Eğitim ve ÖğretimMarmara ÜniversitesiTemel Eğitim Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLDEN UYANIK
- Robotik öğretiminde farklı kodlama ortamları kullanmanın öğrencilerin problem çözme süreçlerindeki düşünme becerilerine etkisi
The effect of using different coding environments in robotics teaching on students' thinking skills in problem solving processes
ASLI CİHAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Eğitim ve ÖğretimTrabzon ÜniversitesiBilgisayar ve Öğretim Teknolojileri Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNAL ÇAKIROĞLU
- Yüzey kirliliğinin gemi direnci üzerindeki etkisinin incelenmesi
Investigation of the effect of fouling on ship resistance
YİĞİT KEMAL DEMİREL
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Gemi Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGemi İnşaatı ve Gemi Makineleri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. METİN TAYLAN
- STEM etkinliklerinin fen bilgisi öğretmen adaylarının bilgi işlemsel, eleştirel, yaratıcı düşünme ve problem çözme becerilerine etkisi
The effect of STEM activities on science teachers' computer, critical, creative thinking and problem solving skills
BUKET ERTUĞRUL AKYOL