Dynamic analysis of sumo conjugation cascade by molecular modeling and simulations
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Boğaziçi Üniversitesi, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2008
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: EZGİ KARACA
Danışman: TÜRKAN HALİLOĞLU
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Ubikuitin (Ub) ve Ubikuitin benzeri değiştiriciler (Ubds) proteinlerin translasyon sonrası değişimini (TSD) düzenlerler. TSD Ub/Ubd proteinlerinin belirli bir hedefe konjugasyonu sonucunda gerçekleşir. Hedef proteinlerin değiştirilmesi için, Ub/Ubds C-uçlarını hedef protein üzerinde bulunan katalitik lizine yönlendirirler. Konjugasyon mekanizması üç aşamada gerçekleşir. Bu aşamalarda sırasıyla Ubikuitin benzeri proteinleri aktifleştiren enzim (E1), Ubikuitin benzeri proteinlerin konjugasyonunu sağlayan enzim (E2) ve Ubikuitin benzeri proteinlerin ligazı (E3) görev yapar. SUMO-1, Ub/Ubd ailesine mensup bir proteindir ve hücrenin sinyal iletiminde, metabolik aktivitelerinde ve DNA kodunun transkripsiyonunda aktif görev alır. Dolayısıyla, SUMO-1'in çalışma mekanizmasında meydana gelebilecek bozukluklar Parkinson, Alzheimer veya kanser gibi hastalıkların oluşmasına yol açabilir. Bir proteinin sumolanması Ub/Ubd konjugasyonuyla benzer bir mekanizma sonucunda gerçekleşir. Ancak bazı özel durumlarda hedef proteinler E3 olmadan da sumolanabilir. Böyle durumlar için E3'n gerekliliği tartışmalıdır. Bu tezde, E3'ün ve de E2'nin hedef protein seçimindeki rolünü anlamak için Molekler Dinamik (MD) simülasyonları iki sistem için yapılmıştır: Ubc9(E2)-RanBP2(E3)-SUMO-1- RanGAP1(Target) ve Ubc9-SUMO-1-RanGAP1. Yapılan dinamik analizler, RanBP2'nin RanGAP1'in konformasyon uzayını sınırlandırdığını ortaya koymuştur. Bu sınırlandırmanın, RanGAP1'in üzerinde bulunan katalitik LKSE motifinin ve Ubc9'a bağlanma bölgesinin kataliz için daha uygun konformasyonları seçmesini kolaylaştırdığı düşünlmektedir. Aynı zamanda, RanBP2'nin SUMO-1 ve Ubc9'u daha küçük bir alana sıkıştırdığı gözlemlenmiştir. Bu sıkışmanın kataliz için gerekli mikrobölgenin oluşmasında etkili olduğu sanılmaktadır. Sıkıştırma sonucunda, Ubc9'un evrim sırasında korunmuş olan Asp33 amino asiti çevresindeki halkanın daha önce benzeri görlmemiş bir konformasyon aldığı görülmüştr. Bu konformasyonda, Asp33 kendini RanGAP1'e doğru yönlendirerek çevresindeki halkanın katlanmasını sağlamaktadır. Buna ek olarak Asp33'ün çevresindeki halkanın Ubc9'un ve de Ran-GAP'in katalitik bölgeleriyle korelasyonu vardır. RanBP2'nin olmadığı durumlarda bu bölge benzeri oynamalar göstermemiş, bunun yerine SUMO-1'in Gly68'inin kendini Ubc9'a doğru yönlendirdiği tespit edilmiştir. Gly68 de Asp33 gibi evrim sırasında korunmuş bir amino asittir. SUMO-1'in Gly68'inin Ubc9'a en çok yaklaştığı zamanlarda, Gly68 RanGAP'in katalitik bölgeleriyle ve de Ubc9'a bağlanma bölgeleriyle korelasyon göstermektredir. SUMO-1'in yaptığı bu hareketle, RanBP2 tarafından uygulanan sıkıştırma hareketini taklit ettiği sanılmaktadır. Bu bulgular, Ubc9'un Asp33'ünün ve de SUMO-1'in Gly68'inin fonksiyonel öneme sahip olabiliceğine işaret etmektedir. Tez çalışması süresince elde edilen bu sonuçlar RanBP2'nin Ubc9-SUMO-1-RanGAP1 sistemindeki katalitik bölgelerin konformasyon uzayını sınırlandırdığını ve de bu sistem üzerinde alosterik bir etkisi olduğunu göstermektedir.