Protein-protein etkileşimlerinde içsel dinamiklerin ortaya çıkarılması

Protein-protein etkileşimlerinin temeli olan bağlanma, biyolojik fonksiyonlarda geçit görevi görür. Bu doktora tezi, bağlanma/ayrılma olgularını, konformasyonel değişiklikleri ve allosterik etkileşimleri inceleyerek protein fonksiyonuyla ilişkili dinamik belirleyicileri ortaya koyar. Elastik Ağyapı Modelleri (ENM), kompleks ve serbest durumlarındaki protein dinamiklerini analiz etmek için kullanılır ve konformasyonel değişikliklere odaklanır. En yavaş dinamik modlar, mekanik açıdan kritik olan menteşe bölgeleriyle birlikte bağlanma/ayrılma davranışını yönlendirir. Bu bölgelerdeki hastalıkla ilişkili mutasyonlar, bu konumların fonksiyonel önemini pekiştirir. ANM-LD (Anizotropik Ağyapı Modeli güdümlü Langevin Dinamiği) simülasyonları, altta yatan dinamik belirleyicileri ortaya çıkararak belirli ara adımları ve gizli allosterik yolları ortaya koyar ve işlevsel davranışı kontrol eden prensipleri açıklayan bir olaylar sırası sağlar. GroEL şaperonunda hedefli simülasyonlarla ANM-LD Path web sunucusu olarak potansiyelini araştırırken, Atomik Kuvvet Mikroskobu (AFM) topografik görüntüleme deneyleriyle GroES bağlanması üzerine yapısal değişikliklerini tanımladık. Büyük sistemlerde başarılı olurken, hedefli ANM-LD simülasyonları ayrıca GroEL üst halkasında deneysel olarak gözlemlenen yükseklik artışını yakalayarak, önemli rezidüleri ve ilişkili bölgeleri belirlemiştir. Tüm bunlar, hedefli ve hedefsiz bağlanma/ayrılma olaylarının dinamik doğasını keşfetmek, ara konformasyonları ve allosterik etkileşimleri ortaya çıkarmak için ANM-LD Bind platformunun geliştirilmesini sağladı. Son olarak, kinezin-tubilin kompleksinin içsel dinamik davranışı, AFM çekme deneylerini tamamlamak amacıyla hesaplamalı yaklaşımlar aracılığıyla incelendi; hastalıkla ilişkili menteşe noktası mutasyonları ayrılma davranışını değiştirerek D72N için bağlanma afinitesini artırırken, S175A ve N332A için azalttı. Bu bulgular, protein etkileşimlerini yöneten dinamik mekanizmalara ilişkin anlayışımızı kolektif olarak geliştirerek, terapötik stratejilerin geliştirilmesi ve yeni biyomoleküler fonksiyonların tasarımında içgörüler sağlar.