Structure prediction A. thaliana G protein alpha subunit using bioinformatics tools based on sequence alignments

Abstract

ÖZET Bitki G-proteinlerinin keşfedilmeleri ve tanımlanmaları memeli sistemlerdeki proteinlerle olan dizi benzerliklerine dayanmaktadır. Bitkiler üzerinde yapılan mutasyon çalışmaları bu proteinlerin işlevleri ile olası sinyal iletim mekanizmalarını ortaya çıkarmıştır (Fujisawa Y et al, 2001). Bu tezde, A. thaliana G protein a alt biriminin (GPAI) detaylı dizi analizleri ile fare transdusin a alt birimiyle (PDB kod: lgg2) karşılaştırmaları verilmektedir. GPAI proteininin diğer bitki G protein a alt birimleriyle olan eşleştirmeleri yüksek oranda benzerlikler göstermektedir. Aynı analizler A. thaliana B ve y alt birimleri içinde gerçekleştirilmiştir. Dizi analizlerinin sonuçları ikincil yapı belirleme çalışmalarında ve GPAI proteinin 3 boyutlu modelinin oluşturulmasında kullanılmıştır, ikincil yapı belirleme çalışmaları B ve y alt birimleri içinde gerçekleştirilmiştir. Model hesaplamaları dizi eşleştirmelerine, ikincil yapı belirleme çalışmalarına ve yapısı bilinen fare transdusin a alt birimine dayanmakta olup Insight II programının içinde yer alan MODELLER modülü kullanılarak yapılmıştır. ERRAT kullanılarak yapılan kontrol edilen modellerin en iyisinin %76 oranında doğru olduğu belirlenmiştir. Bu modelin doğruluğu yapı içerisindeki değişken bölgelerin optimize edilmesi ile arttırılabilir. GPAI proteinin yapısının deneysel olarak belirlenebilmesi için rekombinan protein ekspresyon çalışmaları sürmektedir.

ABSTRACT Identification and characterization of plant G-proteins are mainly based on sequence homology with their mammalian counterparts. Studies with mutant plants have confirmed the assigned functional roles of these proteins and possible signaling pathways involving G-proteins (Fujisawa Y et al, 2001). The work presented in this thesis, reports detailed sequence alignment analyses of A. thaliana G-protein a subunit (GPA1) with its mammalian counterpart rat transducin a subunit (PDB entry lgg2). Alignment of GPA1 with the other known Ga sequences, from plants, reveal a high degree of homology. Same analyses are extended to A. thaliana B and y subunits. Results of sequence analyses were used as a basis for secondary structure prediction and for modeling 3D structure of GPA1. Secondary structure prediction was carried out for p and y subunits as well. Modeling calculations were based on the sequence alignment, secondary structure prediction, known structure of rat transducin a subunit, and carried out using the MODELLER module within insightll program. The best model predicted 76% correct folding within confidence limits determined using ERRAT. The accuracy of this model can be improved with further optimization of the loop regions. Further work is in progress for over-expression of recombinant GPA1 so that the structure can also be determined experimentally.