Protein-protein Etkileşiminin Sadeleştirilmiş Bir Modeli: Hesapsal Metotlar Kullanılarak Barnase-barstar Etkileşiminin İncelenmesi

Abstract

Metabolik aktivite regülasyonu, biyokimyasal reaksiyon katalizlenmesi, hücrelerin yapısal bütünlüğünün muhafaza edilmesi gibi çok önemli yaşamsal faliyetlerin sorumlusu proteinlerdir. Bu sorumluluklarını birbirleri arasındaki sinyal mekanizmaları ile yerine getirdikleri için aralarındaki etkileşimler, üzerinde en çok düşünülen konulardan biri olmuştur. Bu çalışmada, barnase ve barstar proteinlerinin etkileşimi moleküler mekanik yaklaşımı ile incelenmiştir. Protein kompleksinin kristal yapısı baz alınarak, ara yüzey geometri optimizasyonu ile çözümlenmeye çalışıldı. Barnase proteinin aktif bölgesinde bulunan Glu73 amino asiti üç farklı ortamda, dört farklı amino asit ile değiştirilmiştir. Sistemde su moleküllerinin varlığı ile birlikte zvitteriyonik (çift kutuplu) ortam, gaz ortamı ve protein sekanslarının uçlarına CH3 eklenerek üç farklı ortam yaratıldı. Elde edilen enerjiler, amino asitlerin R-grupları ile H2O molekülleri arasındaki etkileşimlerin ve farklı olabilecek pH değerlerinin etkisinin önemini gösterdi. Karara vardırıcı sonuç ise protein sekanslarının uçlarına CH3 eklenerek yaratılan ortamda orjinal barnase-barstar kompleksini en gerçekçi sonuçlarla taklit edebilmemiz olmuştur.

Proteins are responsible for regulation of metabolic activity, catalyzing biochemical reactions, maintaining structural integrity of cells/organisms. All these vital and extremely important responsibilities are maintaining by the signaling mechanisms between proteins. Consequently, protein interactions are that thought over the most. In the current study, interaction of barnase-barstar proteins is analyzed by molecular mechanics. Having an X-ray crystallographic data of the protein complex, binding interface has been examined by geometry optimization processes. Glu73; the main amino acid at the active site of barnase has been mutated into four different amino acids in three different conditions; zwitterionic form of proteins, form of proteins in gaseous surroundings and with CH3 addition to the terminal groups of protein sequences, with water molecules. The obtained energies indicated the effect of molecular interactions between H2O molecules and R-groups of amino acids and the pH of the system. The concluding result was that in the condition with CH3 addition to the terminal groups of protein sequences gave the most realistic energies mimicking the original structure of the barnase-barstar.