Kerevit ganglia transkriptomundaki otopetrin benzeri bir proton kanalının modellenmesi

Abstract

Nörobilimde iyon kanalları ve çeşitli nörotransmitter ve nöromodülatörlerin işlevlerinin anlaşılması açısından kerevit sıklıkla kullanılan bir model organizmadır. Çeşitli proteinlerin moleküler yapısı ve diğer protein ve ligandlarla dinamik etkileşiminin bilgisayar ortamında (in silico) modellenmesi günümüzde giderek artan oranda deneysel çalışmalarla uyumlu sonuçlar vermektedir. Simülasyon, söz konusu proteinlerin etkileşim dinamiklerinin belirlenmesi, çeşitli agonist ya da antagonistlerinin önerilmesi noktasında zaman ve bütçeden tasarruf sağlayan önemli bir araç haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında kerevit gangliasında ilk kez tarafımızca izole edilmiş otopetrin ailesinden bir proton kanalının tam dizileri kullanılarak bunların üç boyutlu yapısı Alphafold ile belirlenmiştir. Yapı ve fonksiyon arasındaki ilişki CHARMM kuvvet alanı kullanılarak NAMD moleküler dinamik yazılımı aracılığı ile modellenmiş, iyonların protein rezidüleri ve sulu çözeltide bulunma olasılığının yüksek olduğu konumlar belirlenerek proton iletim yolları tespit edilmiştir. Anahtar kelimeler: kerevit, ganglia, in silico, simülasyon, proton kanalıBu araştırmada yer alan tüm/kısmi nümerik hesaplamalar TÜBİTAK ULAKBİM, Yüksek Başarım ve Grid Hesaplama Merkezi'nde (TRUBA kaynaklarında) gerçekleştirilmiştir.

Crayfish is a frequently used model organism in neuroscience to understand the functions of ion channels and various neurotransmitters and neuromodulators. In silico modeling of the molecular structure of various proteins and their dynamic interactions with other proteins and ligands is increasingly yielding results that are compatible with experimental studies. Simulation has become an important tool that saves time and money in determining the interaction dynamics of the proteins in question and recommending various agonists or antagonists. In this thesis, the three-dimensional structure of the proton channel was determined by Alphafold using the complete sequences of a proton channel from the otopetrin family, which was determined for the first time by our research team. The relationship between structure and function was modeled by the NAMD molecular dynamics software using the CHARMM force field, and the proton transmission paths were determined by distribution the positions where the ions are likely to be found in protein residues and aqueous solution.Keywords: crayfish, ganglia, in silico, simulation, proton channelThe numerical calculations reported in this paper were fully/partially performed at TUBITAK ULAKBIM, High Performance and Grid Computing Center (TRUBA resources).