Structural bioinformatics analysis of the candidate tumor suppressor protein CTCF
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Medipol Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: SİNEM DARWISH
Danışman: KÖK Kıvanç
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Genomun ''baş dokumacısı'' olarak yaygın bir şekilde tanınan CCCTC-bağlayıcı faktör (CTCF) çok iyi korunmuş bir transkripsiyon faktörü ve mimari proteindir. CTCF üzerine yapılan konvansiyonel araştırmalar esasen karşılaştırmalı genomik, CTCF hedef bölgeleri ve 3D genom organizasyonu perspektifinden fonksiyonel özelliklerine odaklanmıştır. Bununla ilgili olarak, bu düzenleyici proteinin kanserle ilişkili yönleri büyük ölçüde bilinmemektedir. CTCF'in işlevsel çok yönlülüğü ve ilgili deneysel bulguların eksikliğinden nedeniyle, şu anki literatür CTCF'i kanserle ancak zayıf bir şekilde, aday tümör baskılayıcı protein olarak ilişkilendiriyor. Son zamanlardaki çabalar Çinko Parmak (ÇP) 3'te oluşan, kanserle ilgili üç tek amino asit CTCF varyasyonunu (isimlendirecek olursak R339W, K344E, H345R'yi) vurguladı. Bu mutasyonlar üzerine CTCF'in DNA hedef bölgelerine bağlanmasının azaldığı araştırılan CTCF hedef bölgelerin çoğunda gösterildi. Yine de, gözlemlenen farklı bağlanma modellerinin mekanik yönleri halen büyük ölçüde anlaşılmamıştır. Buna paralel olarak, yapısal biyoinformatik ıslak laboratuvar gözlemlerinin tamamlamada ve aday tümör baskılayıcı protein hipotezini geliştirmede yararlı olabilir. Bu tez, yukarıda bahsedilen üç varyasyona odaklanarak moleküler dinamik (MD) simülasyonları ile birlikte, birincil dizi ve 3D yapı tabanlı hesaplama tahminlerini kullanarak bu konudaki araştırma boşluğunu doldurmayı amaçlamıştır. İlk olarak, mevcut protein yapısal verinin koruma, düzensizlik ve B-faktörü bilgisi ile entegrasyonu CTCF proteini içindeki korunmuş ve düzensiz bölgeleri betimledi. Bu adım ayrıca, araştırılan üç amino asidin hayvanlarda yüksek oranda korunduğunu belirlemiştir. Bu da ilgili mutasyonlar için geniş bir fonksiyonel sonuç öne sürer. İkinci olarak, seçilen varyasyonların protein yapısal kararlılığı üzerindeki patojenitesi ve etkisi, bilinen CTCF dizisi ve yapısına dayalı olarak biyoinformatik veri tabanları ve hesaplamalı biyoloji araçları kullanılarak tahmin edildi. Sonuçlar araştırılan sübstitüsyonların hepsinin hasar verici etkisinin bulunabileceğini ve aralarında R339W varyasyonunun en patojenik olduğunu öne sürüyor. Son olarak, vahşi tip ve mutant CTCF proteinlerinin karşılaştırmalı moleküler dinamik (MD) analizi, incelenen dizi-yapı ilişkisi hakkında derinlemesine bir bakış kazandırdı. MD yörünge analizleri, global düzeyde önemli değişiklikler tespit etmedi, fakat bunun yerine analiz edilen sistemler arasında, özellikle ZF3'te, mutasyonların yerel etkisini gösteren bazı bölgesel farklılıkları ortaya çıkardı. Şaşırtıcı bir şekilde, gerçekleştirilen yapısal biyoinformatik analizleri, bir yandan en şiddetli yapısal etkiye sahip mutasyon olarak R339W varyasyonunu yeniden vurgularken, diğer yandan da H345R mutasyonu üzerine Zn iyonunun kaybını ortaya çıkardı. Sonuç olarak, elde edilen bulgular, bu iki mutasyonun fenotipte ortaya çıkma olasılığının K344E'den daha yüksek olduğunu gösterir. Genel olarak, bu çalışma, yapısal özelliklerini aydınlatarak ve seçilen kanserle ilgili mutasyonların onkojenisitesini aydınlatarak varsayılan tümör baskılayıcı CTCF'in işlevi hakkında yeni bakışlar sağlar. CTCF ile ilgili gelecekteki çalışmaların kanserin daha derin anlaşılmasına katkıda bulunması bekleniyor. Bu tür potansiyel ilerleme sonuçta yeni translasyonel uygulamaların yolunu açabilir.