A study on protein conformational transitions by Monte Carlo simulations

---

Tezin Türü: Yüksek Lisans

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2010

Tezin Dili: İngilizce

Öğrenci: BAHAR AYDIN

Danışman: TÜRKAN HALİLOĞLU

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Proteinlerde iki farklı yapı arasındaki konformasyonel geçişin incelenmesi, proteinlerin faaliyet mekanizmaları ve fonksiyonları hakkında önemli bilgiler ortaya çıkarmaktadır. Bu tezde, yeni geliştirilmiş Anisotropik ağ modeli-Monte Carlo (ANM-MC) ve Hedeflendirilmiş Monte Carlo (TMC) simülasyonları; farklı ebat, zincir, bölge sayısı ve hareket tipine sahip 12 proteinin deneysel olarak belirlenmiş iki farklı konformasyonuna (başlangıç/hedef) uygulanmıştır. Amaç; açık/serbest ve kompleks arasındaki düz ve ters yönlerdeki konformasyonel geçiş datasının elde edilmesidir. ANM-MC metodunda ANM'den elde edilen kolektif modlar MC simülasyon yaklaşımıyla birleştirilir. TMC'de kolektif modlar kullanılmadan ilk yapı hedef yapıya doğru itilir. Simülasyon parametreleri, ara yapılarda daha iyi enerji minimizasyonu sağlamak için değiştirildi ve simülasyon süresini kısaltmak için algoritmanın otomatik bir versiyonu geliştirildi. Çalışılan proteinlerin başlangıç ve hedef yapıları arasındaki kök ortalama kare sapması; 4.1 Å ve 15.6 Å arasında yer almaktadır. TMC simülasyonları sonucunda, tüm proteinler hedef yapıya hem düz hem de ters yönde 0.4 Å RMSD kadar yaklaşmıştır. Diğer yandan, düz ANM-MC sonucunda elde edilen son yapı, hedef yapıya 1.4 Å ve 3.9 Å arasında değişen RMSD ile yaklaşırken ters ANM-MC'de 2.3 Å ve 3.7 Å arasında yaklaşmıştır (problemli difteri toksin dışında). Seçilen modlar ve hedef yönler arasındaki yüksek overlap değeri, konformasyonları hedefe daha çok yaklaştırır. Genel olarak, iki domain arasında menteşe bükülme (hinge-bending) hareketine sahip proteinler yüksek overlap değerleri ile en başarılı sonuçları vermektedir. Simülasyonun ilk evrelerinde en çok seçilen ANM modları, en yavaş beş moddur. Son yapı ve ara yapılara ait kontak haritaları da analiz edilmektedir. Tüm simülasyonlarda elde edilen son yapı, üç boyutlu konformasyon ve oluşan yeni bağlantılar açısından son hedef yapıya benzerlik göstermektedir.