Çinko proteinlerinin biyosensör uygulamaları için in siliko optimizasyonları
In silico optimization of zinc binding proteins for biosensor  
applications
Yazar: RECEP ADIYAMAN
Danışman: YRD. DOÇ. DR. GÜNDOĞ YÜCESAN
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Biyoistatistik = Biostatistics ; Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Günümüzde proteinlere yeni bir fonksiyon kazandırmak ve geliştirmek için birçok çalışma yapılmaktadır. Proteinler, metal iyonlarına geniş bağlanma afinitesi aralığında bağlanarak çeşitli fonksiyonlar gösteren potansiyel sensör moleküllerdir. Proteinlerin metallere bağlanma afinitelerini optimize etmek için çeşitli teknikler mevcuttur. Geleneksel yöntemlerden biri olan "site directed mutagenesis" ile metallerin bağlanma afinitelerini istenilen seviyede optimize etmek zaman alıcı ve zordur. Bu yöntemin bir başka dezavantajı da ekspresyon sırasında inklüzyon cisimcikleri oluşabilmesidir. Ayrıca saflaştırma sırasında eklenen tag dizileri FRET sisteminde spesifik olmayan etkileşimlere yol açabilir. Bu bilgiler ışığında sensör molekülün kararlı ve küçük olması sonucuna varabiliriz. Bu doğrultuda hesapsal bir yaklaşımla daha hızlı sonuçlara ulaşacağımızı öngörmekteyiz. Bu öngörüyle bilgisayar ortamında üç boyutlu yapısı bilinen çinko bağlı kısa peptidlerin optimizasyonunu amaçlamaktayız. Yaptığımız çalışmalarda FoldX programıyla çinko civarı 70 aminoasitten kısa peptidlerdeki aminoasitleri değiştirip mutasyondan önceki ve sonraki afiniteleri elde edebilmekteyiz. Autodock programını da FoldX programını doğrulmak amacıyla birkaç proteinde redocking yöntemiyle kullandık. Çalışmamızın sonucuda hem daha stabil hem çinkonun bağlanma afinitesi artmış mutantlar saptadık. Bu mutantlardan en uygununu seçip deneysel olarak doğrulanması amaçlanmaktadır.

Abstract:
Currently there are many studies in process aiming to provide proteins a new function and improve their existing functions. Proteins are potential sensor molecules which are binding to metal ions with wide range of binding affinities and performing diverse functions. There are variety of techniques to optimize the metal binding affinities. One of the conventional methods is "site directed mutagenesis", with which it is hard and time consuming to optimize metal binding affinities at the desired level. Another disadvantage of this technique is inclusion body formation during expression. Also, the tag sequences which are being added in the process of purification might cause non specific interactions in the FRET system. All these information suggest that the sensor molecule should be stable and small. We foresee that improved protein biosensors can be discovered faster by employing a computational approach. Therefore, we aimed optimizing the zinc binding affinity of small peptides with known three dimensional structures computationally. Our study is comprised of mutating amino acids in vicinity of zinc binding region of peptides that are shorter than 70 amino acids. Before and after each mutation, zinc binding affinity is calculated by FoldX software. Autodock Vina software was used to validate our results for few proteins by redocking method. We identified several mutants which have increased zinc binding affinity and greater stability