Herkese merhaba
Bu yazımda yapısal biyoinformatiğe bir giriş olarak protein dinamiği ve dinamiklerinin belirlenmesi için yapılan hesapsal çalışmalardan bahsetmek istiyorum.
Vücuttaki en işlevsel yapılar bildiğimiz gibi proteinlerdir. Metabolik reaksiyonlardan hücre zarındaki taşıma kanallarına kadar sayabileceğimizden fazla işte yer alan proteinlerin sekans, yapı ve fonksiyon ilişkilerinin incelenmesi genomun anlaşılması için fazlaca önemlidir. Proteinler statik bir yapı sergilemenin aksine dinamiktirler ve dinamik olmaları esnekliklerinden kaynaklanır. Yani proteinler işlevlerini yerine getirirken şekillerinde değişiklikler yaparlar. Proteinlerin bu işlev gerçekleştirme sırasındaki şekil değiştirmiş hallerine o proteinin farklı konformasyonları denir. Bu konformasyonel değişimler bir veya birden fazla aminoasitin atomlarının uzayda yer değiştirmesiyle oluşur.
Proteinlerin dinamiklerinin araştırılması günümüze kadar X-Ray Kristallografisi veya Nükleik Manyetik Rezonans (NMR) gibi deneysel yöntemlerle araştırılmaktaydı. Günümüzde bu konuyla ilgili biyoinformatiksel yaklaşımlar, yapıların atom koordinatlarını çeşitli bilgisayar simülasyonlarında incelemeyi içerir. Simülasyon teknikleri deneysel yollarla elde edilemeyecek bilgileri de elde etmemize yardımcı olmaktadır. Her bir proteinin çok sayıda aminoasit dolayısıyla binlerce atom içermesi ise bu
işin en büyük zorluğudur.
Proteinlerin dinamiklerini belirlemek için kullanılan simülasyonlar veri olarak atom koordinatlarını kullanır. Atom koordinatlarının deneysel olarak elde edildikten sonra verilerilerin depolandığı veritabanlarının başında Protein Data Bank (PDB) gelmektedir. Elde edilen veriler PyMol, RasMol, VMD gibi çeşitli programlarla görüntülenebilir, simülasyonlara sokularak dinamikleri incelenebilir. Simülasyonlar için iki önemli temel yaklaşım Moleküler Dinamik (MD) ve Normal Mod Analizi (NMA)'dir. Simülasyonların temel içeriği, atomlardan oluşan bir sistem olan proteinin belirlenen çeşitli kriterler doğrultusunda enerji fonksiyonunu belirleyen ve hesaplayan algoritmalardır. Enerji minimizasyonu yoluyla mümkün konformasyonlar bulunur. Düşük enerjiler mümkün konformasyonları gösterir. Simülasyon sonucu grafikler şeklinde görüntüntüleme yapılabilir ve tekrar görüntüleme programlarında açılıp incelenebilir. Son olarak, örnek bir moleküler dinamik çalışması sonrası VMD'de görüntülenmesini aşağıdaki videoda görebilirsiniz.
Hoşçakalın!
Hiç yorum yok:
Yorum Gönder