Uniform ve heterojen etkileşimli protein spesifik modellerin katlanma kinetiğine etkileri
Effects of protein specific models with uniform and heterogeneous interactions to folding kinetics
Yazar: ZEYNEP UZUNOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. HÜSEYİN KAYA
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2009
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
İki durum davranışı gösteren küçük tek bölgeli proteinlerin, deneysel olarak elde edilen katlanma oranları ile proteinin katlanmış yapısında birbirleriyle etkileşen amino asitlerin zincir üzerindeki mesafelerinin ortalama bir ölçüsü olarak tanımlanan etkileşim düzen parametresi arasında gözlemlenen yüksek korelasyon, katlanmış yapı topolojisinin katlanma kinetiğinde belirleyici olduğunu göstermektedir. Bu nedenle, katlanmış yapıda hasıl olan etkileşmelerin diğer etkileşmelerden daha güçlü olacağını ima eden topolojik veya protein spesifik modeller, protein dinamiğini anlamak için yaygın olarak kullanılmaktadır.Bu tez çalışmasında, protein katlanma kinetiğini etkileyebilecek farklı topolojik ve enerjetik parametreleri, yine farklı model yaklaşımları kullanarak, farklı protein ailelerine mensup proteinler için inceledik. Çalışmalarımız sonucunda tamamıyla alfa yapılı proteinlerin katlanma kinetiğini sadece yerel etkileşimlerin ve entropik faktörlerin etkilediğini gözlemledik. Yerel olmayan etkileşimlerin çoğunlukta olduğu beta ve alfa+ beta katlanmış yapısına sahip proteinlerde ise yerel olmayan etkileşimlere bağlı olarak tanımlanan parametrelerin, katlanma oranları ile yüksek korelasyona sahip olduğu gözlemlenmiştir. Tüm protein ailelerinde katlanma oranlarını belirleyen fiziksel büyüklük serbest enerji bariyeridir.Diğer taraftan uniform ve heterojen etkileşimli modellerden elde edilen katlanma oranlarının deneysel katlanma oranlarıyla arasındaki ilişki incelendiğinde, en yüksek korelasyon heterojen etkileşimli modeller için elde edilmiştir. Ayrıca deneylerde gözlemlenen en yavaş ve en hızlı katlanma oranları arasındaki 106'lık farklılığa en yakın değer yine heterojen etkileşimli modellerde elde edilmiştir.

Abstract:
The remarkable empirical correlation obtained for small single domain proteins exhibiting two-state behaviors between their folding rates and relative contact order (CO), which is defined as an average distance on chain between interacting amino acids in native structure, clearly indicates that the topology of native structure is determinant for protein folding kinetics. Therefore, topological or protein specific models, which assume that interactions present in the native structure are stronger than the other interactions, are widely used to understand protein dynamics.In this thesis, we examined different topological and energetic parameters that could affect protein folding kinetics using different approaches of models for proteins that are members of the different protein families. As a result of our investigation, we have observed that only local interactions and entropic factors affect folding kinetics of proteins having all alpha structures. For proteins containing all beta and alpha+beta structures, in which the majority of interactions in native structures are non-local, notable correlation between the parameters defined by considering non-local interactions and the folding rates is also observed. Free energy barrier height is the physical quantity which determines folding rates in all of the protein families.On the other hand, by analyzing the relationship between the experimental folding rates and the folding rates obtained from models with uniform and heterogeneous interactions, the highest correlation is obtained for the models with heterogeneous interactions. In addition, the closest value to the diversity in experimental folding rates, i.e., difference between the fastest and slowest ones, which is approximately equal to 106, is also been achieved by using the models with heterogeneous interaction.