Farklı karmaşıklık seviyeleri içeren protein modelleri için paralel programlar ve algoritmalar geliştirilmesi
Developing parallel programs and algorithms for protein models containing different types of complexity
Yazar: GÖKHAN SELAMET
Danışman: DOÇ. HÜSEYİN KAYA
Gaziantep Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Algoritmalar = Algorithms ; Amino asitler = Amino acids ; Benzetim tekniği = Simulation technique ; Bilgisayar yazılımları = Computer softwares ; Modelleme = Modelling ; Moleküler dinamik benzetimi = Molecular dynamic simulation ; Proteinler = Proteins

Özet:
Günümüzün en sıcak araştırma konularından bir tanesi proteinlerin fiziksel davranışlarının anlaşılmasıdır. Bu alanda yapılan modelleme çalışmalarında iyi sonuçlar elde edilse de, hala proteinlerin katlanma mekanizmasını tam olarak açıklayan bir model geliştirilememiştir. Bunun temel sebeplerinden bir tanesi kullanılan kuvvet alanlarının proteini modellemek için yeterli olmaması ve hesaplama kaynaklarının kısıtlılığıdır. Günümüz bilgisayarlarını tam performans ile kullanmak,  geleneksel seri programlama teknikleri yerine ancak paralel programlama teknikleri ile sağlanmaktadır. Bu sebeple, yeni paralel olarak çalışan protein modellerinin geliştirilmesi kritik öneme sahiptir. Bu tez çalışmasında, basitleştirilmiş zincir temsili içeren ve kristal yapı bilgisine dayalı protein modeli geliştirilmiştir. Geliştirilen protein modeli için moleküler dinamik simülasyon yöntemi ve CUDA programlama dili kullanılarak paralel çalışan programlar geliştirilmiştir. Bu programlarla 15 farklı proteinin termodinamik ve kinetik davranışları incelenmiştir. Sonuçlarımız göstermektedir ki; amino asit başına düşen ortalama kontak sayısı veya ortalama bağlantı miktarı protein katlanma termodinamiğini ve kinetiğini belirleyen en temel parametredir.

Abstract:
Understanding the physical behaviors of proteins, at present, is one of the most active research topics. Although modeling efforts in this field has provided some encouraging results, a computational model capable of explaining the folding mechanism of proteins was not developed yet. One of the main reasons behind this failure is that the force fields are not good enough for modeling proteins, and limitation of computational power. To get full performance from today's computers can be achieved by using parallel programming algorithms instead of traditional serial programming. Therefore, it is critically important to develop new protein models, which can run with parallel algorithms. In this dissertation study, a coarse-grained protein model with explicit chain representation, which also relies on crystal structure information has been formed. Then, by taking into account the molecular dynamic simulation technique and by using CUDA programming language, new parallel codes were developed for this protein model. Thermodynamic and kinetic behaviors of 15 different proteins were investigated with these programs.  Our results indicate that the main parameter, which determines protein folding thermodynamics and kinetics, is the average contact amount per amino asit, or, average connectivity.