G-proteini-kenetli-reseptörler ve Go proteini arasındaki etkileşimlerin moleküler dinamik simülasyonu ile incelenmesi
Research of interactions between g protein coupled receptors and Go protein with molecular dynamics simulation
Yazar: MEHMET HAKAN ALBAYRAK
Danışman: DOÇ. DR. CEVDET NACAR
Marmara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyofizik = Biophysics

Özet:
Amaç: Tezin amacı, G proteini kenetli reseptör (GPCR) yapılarında majör eksik olarak izlenen intrasellüler halka 3 (ICL3) ile Go proteini alfa alt birimi (Gαo) arasındaki etkileşimlerin ikincil yapı tahmin, modelleme, moleküler dinamik (MD) simülasyon ve protein-protein kenetleme yöntemiyle araştırılmasıdır.Gereç ve Yöntem: İkincil yapı tahmin eden yazılımlar, ab-initio ve benzeşim modelleme yazılımları kullanılarak Go proteini ile etkileşebilen insan uzun form dopamin 2 reseptörü (D2R), ICL3 kısmı dahil inaktif halde modellendi. Model, membran, su ve iyonların dahil olduğu sistemle MD simülasyona tabi tutuldu. Go proteini yapısındaki eksikler giderilerek benzeşim modellemesi yardımıyla modellendi ve sulu ortamda MD simülasyona tabi tutuldu. MD simülasyonlar sonrasında D2R ICL3 ve Gαo arasındaki etkileşimler protein-protein kenetleme yöntemiyle tarandı. Bulgular: Elde edilen modellerin kalitesi yazılımlarla değerlendirildi ve MD simülasyon için uygun bulundu. MD simülasyonlar sonrasında modellerin RMSD değerlerine bakılarak plato fazı yakalandığı izlendi ve ardından D2R ICL3 ve Gαo modellerinin protein-protein etkileşimleri araştırıldı. Etkileşim modellerinin içinden D2R ve Gαo'nun membran yerleşimine göre modeller seçildi. Bu modellerin içinden atom çifti mesafesi 3Å içinde kalan modeller D2R ICL3 ve Gαo'nun etkileşebileceği olası modeller olarak değerlendirildi. Sonuç: Elde edilen yapılarda bulunmayan, modellenen D2R ICL3 ile yapısı eksikleriyle bilinen, eksikleri modellenen inaktif formdaki Gαo'nun aktif form öncesinde ligand öncesi bağlanma modeline göre etkileşime girebileceği olası modeller bulunmaktadır. Anahtar kelimeler: GPCR, dopamin 2 reseptörü, intrasellüler halka 3, Go proteini

Abstract:
Objective: Objective of thesis is to research interactions between ICL3 of a GPCR which is a major missing loop in GPCR structures and Gαo with secondary structure prediction, protein modelling, MD simulations and protein-protein docking. Material and Methods: ICL3 included D2R which can interact with Go protein modelled with secondary structure prediction programs, ab-initio and homology modelling programs. MD simulation was run with a system of D2R model, membrane, water and ions. Go protein was modeled with eliminated deficiencies on its structure and MD simulation was run with a system of Go protein model and water. After MD simulations, interactions between D2R ICL3 and Gαo were researched with protein-protein docking. Results: The quality of acquired models was evaluated with sofware and models were approved for MD simulations. After MD simulations, it was observed that RMSD values of models was reached plateau phase and then protein-protein interactions between D2R ICL3 and Gαo models were researched. Models were selected from interaction models according to the membrane locations of D2R and Gαo. Possible interaction models of D2R ICL3 and Gαo were evaluated from this group of interaction models according to their distance between atoms coupled within 3Å. Conclusion: D2R ICL3 which is not located in acquired structures was modeled and Gαo which is known structures has missing parts was modeled in inactive form as a whole has possible interaction models which agree with pre-coupled model. Keywords: GPCR, dopamine 2 receptor, intracellular loop 3, Go protein