Proteinlerin İşlevsel Enerji Yüzeylerinin ve Dinamiğinin Moleküler Simülasyon ve Atomik Kuvvet Mikroskobu ile İncelenmesi

Abstract

Proteinlerin farklı kararlı durumlarında (states) ve kararlı durumları arasındaki geçislerde (transition) islevsel enerji yüzeyleri (energy landscape) dogrultusunda gösterdigi dinamik davranıslarının anlasılması, protein fonksiyonunun moleküler mekanizmasının desifre edilebilmesi için esastır. Hem hesaplamalı hem de deneysel alanda yapılan çalısmalar uzun zaman ölçeginde gerçeklesen konformasyonel degisimleri ile ilglili bilgileri açıga çıkarmayı hedeflemektedir. Son derece güncel ve giderek önemi artan bu alan çerçevesinde, bu projede globular ve membran proteinlerin büyük ve karmasık dinamik geçisleri ve süreçlerini incelemek için ANMLD hibrid yöntemi (Anizotropik Ag Modeli modları güdümlü Langevin Dinamigi) gelistirilmistir. ANM-LD yapıları bilinen iki kararlı durum arasındaki konformasyonel geçis yollarını tek basına öngörme ve modüle etme kapasitesine sahip olmasının yanısıra, Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) ve diger görüntüleme tekniklerinden gözlemlenen topolojik degiskenleri de kısıt olarak kullanabilmektedir. Bu amaçla, AFM görüntüleme deneyleri ve ANM-LD simülasyonları üç farklı sistemde ayrı ayrı ve birlikte kullanılarak gerçeklestirilmistir: BtuCD membran sistemi, GroEL/ES saperon kompleksi ve c-Src kinaz globular sistemi. Bunlardan c-Src kinaz, ANMLD simülasyonlarına farklı kolektif degiskenlerin entegrasyonunu test etmek için model sistem olarak kullanılmıstır. Hedef yapıların AFM görüntülerinden hesaplanan ilk iki temel bilesen ekseni, ANM-LD sırasında dinamik modların hedef yapıya yönlendirilmesinde c-Src kinaz ve BtuCD için denenmistir. GroEL saperon sistemi için ise AFM görüntülerinden elde edilen baslangıç ve hedef yapılar arasındaki hacim oranı kolektif degisken olarak kullanılmıstır. Büyük bir konformasyonel degisiklik gösteren c-Src kinaz için basarılı sonuç elde edilmistir. Ancak BtuCD ve GroEL/ES için daha iyi bir sonuç elde edilebilmesi için birden fazla global yapısal kısıtın kullanılması ile ilgili protokollerin olusturulması gerektigi sonucu çıkarılmıstır. AFM sonuçları veya diger deneysel veriler ile beraber veya yalnız basına ANM-LD, çalısılan sistemlerin her birinin islevselliklerinin altında yatan temel fonksiyonel mekanizmaların anlasılmasına katkıda bulunabilecek önemli dinamik davranıs bilgileri açıga çıkarmıstır. Sistemlerin geçis dinamiklerini kendine özgü hareket modlarına ayırarak her birinin ileriki çalısmalarda manipüle edilebilecek hedef yapısal ve dinamik birimleri belirlenmistir.