Aktin bağlayan proteinlerin etkileşimlerinin homoloji modellemesi yöntemi ile incelenmesi.
Study of actin binding protein interactions using the homology modelling
Yazar: AYHAN ÜNLÜ
Danışman: DOÇ. DR. MUHAMMET BEKTAŞ
İstanbul Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyofizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2011
Konu: Biyofizik = Biophysics
Dizin: Aktinler = Actins ; Difteri = Diphtheria ; Homoloji = Homology ; Protein analizleri = Protein analysis ; Protein bağlama = Protein binding ; Protein bağlama = Protein binding ; Protein motifleri = Protein motifs ; Protein saflaştırma = Protein purification ; Proteinler = Proteins ; Proteolitik aktivite = Proteolytic activity

Özet:
Proteinlerin üç boyutlu yapılarını ve birbirleri ile olan etkileşimleri belirlemek için deneysel yöntemlerin yanında bilgisayar teknolojisine paralel olarak gelişen kuramsal yöntemler de oldukça önem kazanmıştır. Aktin proteini yapısal görevi yanında hareket, kemotaksi, salgı ve hücre bölünmesi gibi pek çok hücresel işlevler ile ilgilidir. Toksinin hücre içerisine taşınmasında, bir motor protein olan aktinin önemli rolü bulunmaktadır. Endozomal süreçte F-aktinin kargo desteği verdiği bilinmektedir. Aktin hücrede globüler (G) ve filamentöz (F) yapıda bulunmaktadır. Monomerik G-aktin moleküllerinin ardışık sıralanarak polimerleşmesi sonucu ortaya çıkan zincir (heliks) F-aktin (FA) ismini almaktadır. Aktin hücre iskeleti ve plazma membranı yapısı yanında çok sayıda hücresel proteinlerle de etkileşime girmektedir. Ayrıca bazı bakteriyel toksinlerin aktini ADP-ribozillendirdiği bilinmektedir. Difteri toksini NAD varlığında elengasyon faktör 2'yi ADP-ribozilleyerek protein sentezini durduran toksinin, N-terminal bölümüne denk gelen FA enzimatik etkinliğe sahip olan parçadır. Endositozla hücre içerisine alınan FA ADP-riboziltransferaz etkinliği ile protein sentezini inhibe eder ve hücre iskeletini yıkar. Yapılan in vitro ve in vivo çalışmalarda aktin-FA etkileşimi bildirilmiş fakat etkileşim noktaları aydınlatılamamıştır. Çalışmamızda FA-aktin etkileşimi bir kuramsal yöntem olan, benzeşim modellemesi ile incelenerek en olası etkileşim bölgesi belirlendi. Daha sonra belirlenen bu bölge sentetik polipeptitler varlığında kapatılıp, FA-aktin etkileşimleri jel filtrasyon kromatografi teknikleri ile sınandı. Elde edilen bulgular sonucunda FA'nın 201-215 bölgesine denk gelen 15 amino asitlik yapay peptit (DAMYEYMAQACAGNR)'in G-aktinin ikinci alt ünitesini ile etkileşime girerek bu bölgeyi kapattığı görüldü. İkinci olarak homoloji modellemesi ile oluşturulan modelde, en olası etkileşim bölgesi FA (tyr204) ile G-aktin (gly48) arasında ortaya çıkmaktadır. Hem kuramsal hem de deneysel verilerden elde edilen sonuçlar etkileşimin belirlenen bu bölgede olduğunu desteklemektedir.

Abstract:
In order to define the three dimensional protein structures and their interactions, along with the amprical methods and in paralel with the computing technology, theoretical methods have gained significant importance. Besides its structural function, actin protein has many other cellular functions such as movement, chemotaxis, secretion, cytodiaresis. Being a motor protein actine has an important role in the movement process of toxin in the cell. It is known that F-actine gives carriage support during the endosomal process. Actin is found in globular (G) and filamentous (F) structure in the cell. The chain (helix), which occurs as a result of polimerisation of monomeric G-actine molecules through sequential rowing, is now called F-actine (FA). Actin interacts with a great number of cellular proteins along with cell skeleton and plasma membrane. It is also known that some bacterial toxins have ADP-ribosylation affect on actine. Diphteria toxin is the part which has the FA enzymatic activity corresponding the N-terminal section of the toxin, which halts the protein synthesis by ADP-ribosylating the elongation factor 2 in the presence of NAD. FA, taken into the cell by endocytosis inhibits protein synthesis by ADP-ribosyltransferase activity and breaks the cell skeleton. In the studies carried in vitro and in vivo, actine-FA interaction has been reported yet interaction points could not be illuminated. In our study, FA-actin interaction has been determined as the most possible interaction area with the theoretical method; analogy modelling. This area has been closed in the presence of polypeptides and FA-actin interactions have been tested with the gel filtration chromotography techniques. As a result of the findings, it was seen that 15 amino acid artificial peptides (DAMYETMAQACAGNR) corresponding to 201-215 amino acid residues of FA interacts with G-actine and closes this area. Secondly, in the model formed with the analogy modelling, it appears that the most possible interaction area is between FA (tyr204) and G-actine (gly48). Results obtained from both theoretical and experimental data support the idea that the interaction occurs in this area.