Decıpherıng the lınks between proteın dynamıcs and evolutıon

Proteinler doğası gereği dinamiktir ve işlevsel mekanizmaları çoğunlukla kolektif içsel hareketlere dayanır. Yapı ile dinamikler arasındaki ilişki geniş çapta incelenmiş olsa da, proteinlerin içsel dinamikleri ile evrimsel olarak korunan kısa dizilim motifleri arasındaki bağlantı halen yeterince anlaşılmamıştır. Bu tez, farklı proteinler arasında yalnızca dizi benzerliğine dayalı olarak paylaşılan kısa ve korunan dizilim segmentleri (temalar) ile ilgili dinamik rolleri, elastik ağ modelleme ve bilgi kuramına dayalı analizler yoluyla inceleyerek bu alandaki boşluğu doldurmayı amaçlamaktadır. Çalışmada, Gaussian Ağ Modeli (GNM) kullanılarak düşük frekanslı kolektif modlardan elde edilen, birlikte salınan art arda gelen kalıntılardan oluşan dinamik elementler (DE'ler) tanımlanmıştır. Bu DE'ler ile temalar arasındaki örtüşmeyi değerlendirmek için, 150 ECOD domeninden oluşan özenle seçilmiş bir veri kümesinde temalara dayalı kümeler ile DE'ler arasındaki karşılıklı bilgi (MI) hesaplanmış ve istatistiksel anlamlılık rastgele kontrol gruplarıyla test edilmiştir. Sonuçlar, birçok temanının işlevsel dinamik birimlerle anlamlı biçimde örtüştüğünü ortaya koymaktadır. Odaklı bir vaka çalışmasında, önceden tanımlanmış adenine-bağlayan temalar, GNM tabanlı Transfer Entropisi (GNM-TE) yöntemiyle analiz edilmiş ve bu temaların çoğunlukla uzun menzilli allosterik sinyalleşmeye aracılık eden dinamik iletişim merkezleri olarak davrandığı gösterilmiştir. Bu bulgulara dayanarak, temalar bilgi transferi rollerine göre sınıflandırılmış ve bağlanma temaları arasında zenginleşme örüntüleri istatistiksel olarak değerlendirilmiştir. Bu tez, evrimsel olarak yeniden kullanılan dizilim segmentlerini içsel dinamik mimariler ve iletişim özellikleriyle sistematik biçimde ilişkilendiren ilk çerçeveyi sunmakta; dinamik element kavramı ile yönlü bilgi akışının entegrasyonu sayesinde protein evrimi ve işlevine yapı-dinamik ekseninde yeni bir bakış açısı kazandırmaktadır.