Master Degree / Yüksek Lisans Tezleri
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/3008
Browse
8 results
Search Results
Master Thesis Oligomerik Amiloid-beta için Hesaplamalı Nanokor Tasarımı(2025) Elmacı, Sümeyla Ceren; Uyar, ArzuAlzheimer Hastalığı, hücre içi Tau proteinlerinin ve hücre dışı Amiloid-β (Aβ) proteinlerinin birikimi ile oluşan nörodejeneratif bir hastalıktır. Amiloidojenik hipoteze göre, Aβ40 ve Aβ42 proteinlerinin, özellikle daha nörotoksik olan Aβ42'nin birikimi bu hastalığa sebep olmaktadır. Son yapılan çalışmalara göre tetramerden itibaren daha üst seviyedeki oligomerlerin olgun fibrillerden daha nörotoksik olduğu bilinmektedir. Amerika Birleşik Devletleri Gıda ve İlaç Dairesi'nin (Food and Drug Administration-FDA) onayladığı birkaç anti-amiloid beta antikorları monomerden fibrillere kadar farklı agregasyon seviyelerindeki Aβ ile etkileşime geçmesine rağmen, bilinen herhangi bir nanokor ile tedavi yöntemi yoktur. Bu tez kapsamında, Aβ42 oktamerine bağlanabilecek olan nanokorların hesaplamalı yöntemlerle tespit edilmesi hedeflenmiştir. İlk aşamada, Aβ42 ile etkileşime girdiği bilinen üç farklı enzimden 40 farklı nanokor hesaplamalı yöntemlerle üretilmiştir. Bu nanokorlar, Temel Bölge Tarama Analizi, Peptit Atlas veri tabanı ve AbNativ yönteminden elde edilen bilgilere dayanarak tasarlanmış ve SWISS-MODEL ve AlphaFold3 kullanılarak modellenmiştir. Oktamere bağlanma afinitesini anlamak için lokal kenetleme stratejisi (ClusPro) kullanılmış ve her bir nanokor kompleksinin en iyi üç bağlanma enerjili pozu alınarak toplamda 120 farklı nanokor-oktamer kompleksi elde edilmiştir. Elde edilen 120 kompleks yapının sıralaması yerleştirme skoru, toplam tuz köprüleri, toplam sabit arayüz sayısı ve çözücü ile erişilebilen yüzey alanı (SASA) verileri kullanılarak belirlenmiş olup aralarından 7 tane nanokor-Aβ42 kompleksi seçilmiştir. Bu komplekslerin oktamere bağlanıp bağlanmadığını doğrulamak için Moleküler Dinamik Simülasyonları uygulanmıştır. Bunlar arasında yalnızca bir nanokor (Nb05), Aβ42 oktamerini tespit etmede potansiyel bir aday olduğunu gösteren umut vaad edici sonuçlar göstermiştir. Bu tez, farklı yöntemlerin entegrasyonu ile nanokor tasarımı için hesaplamalı bir strateji sunmaktadır.Master Thesis Dihidroorotat Dehidrojenaz'da (DHODH) Allosterinin Hesaplamalı İncelenmesi(2025) Bayer, Hatice Tuğba; Uyar, ArzuDünya Sağlık Örgütü'ne göre, parazitik protozoan Trypanosoma cruzi'nin (Tc) neden olduğu Chagas Hastalığı (CD), dünya çapında bir pandemi riski taşımaktadır. İhmal edilmiş bir hastalık olan CD, hastalığın kronik fazı için mevcut ilaçların yetersizliği ve Tc tarafından sürekli olarak ilaç direnci geliştirmesi nedeniyle tedavisi için yeni ilaçlara ihtiyaç duyulmaktadır. Pirimidinlerin de novo biyosentezinde kritik bir rol oynayan ve Trypanosoma cruzi'nin çoğalması ve büyümesi için gerekli olan dihidroorotat dehidrogenaz (DHODH) enzimi, potansiyel bir ilaç hedefi olarak belirlenmiştir. Bu tez kapsamında, TcDHODH'yi inhibe etme potansiyeli olan bir molekülün hesaplamalı olarak bulunması amaçlanmaktadır. İlk olarak, DHODH yapılarındaki olası bağlanma bölgelerini tahmin etmek için Temel Bölge Tarama Analizi (ESSA) kullanılmıştır. Bu doğrultuda, TcDHODH'nin inhibisyonu için, yüksek oranda korunan dimerik arayüz bölgesi (DIR) hedeflenmiştir. Bu amaçla, FDA onaylı ilaçların TcDHODH'deki DIR ve ortosterik bölgelerine ve insan (HsDHODH) yapısına karşı sanal taraması, Vina-GPU ve QVina-W kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Sanal tarama sonucunda, TcDHODH DIR'ına özgü 89 alosterik bileşik tanımlanmış, farmakoforlar belirlenmiş ve bunlar DIR'a özgü yeni bir kütüphane oluşturmak için farmakofor tabanlı bir taramada kullanılmıştır. Bunun için, 13 milyondan fazla bileşiği içeren ZINC veritabanı, Pharmit sunucusu kullanılarak taranmış ve 3,499 molekül bulunmuştur. Son olarak, bu yeni kütüphane kullanılarak hem TcDHODH hem de HsDHODH'ye karşı kör yerleştirme gerçekleştirilmiş ve TcDHODH DIR'a bağlanan bir aday molekül bulunmuştur. Moleküler yerleştirmeye ek olarak, molekülün kararlılığını analiz etmek için aday molekülün bağlı olduğu TcDHODH ve HsDHODH kompleksleri üzerinde moleküler dinamik simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Bu tez, ilaç keşfi çalışmaları için kapsamlı ve genel olarak uygulanabilir bir hesaplama stratejisi sunmaktadır.Master Thesis Machine Learning-Assisted and Fluorescence Protein-based Biosensor Design for Amyloid-Beta Detection(01. Izmir Institute of Technology, 2025) Baydur, Şefika; Uyar, Arzu; 03.01. Department of Bioengineering; 03. Faculty of Engineering; 01. Izmir Institute of TechnologyYeşil Floresan Proteinler (GFP) ve kimerik türevleri, floresans temelli biyolojik çalışmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tezde, floresan ve floresan olmayan GFP varyantları arasındaki yapısal ve dinamik farklılıkları araştırmak için moleküler dinamik (MD) simülasyonları kullanılmıştır. MD simülasyonları sırasında, floresan GFP varyantları tarafından oluşturulan konformasyonlar 'floresan' sınıfına, floresan olmayan varyantların konformasyonları ise 'floresan olmayan' sınıfına atanmıştır. Elde edilen konformasyonların alfa karbon (Cα) koordinatları, makine öğrenimi (ML) uygulamaları için üç boyutlu bir veri seti oluşturmuştur. Bu iki durumu dinamik özelliklerine göre sınıflandırmak amacıyla Doğrusal Diskriminant Analizi (LDA) uygulanmıştır. Bu bulgulara dayanarak, literatürdeki patentli bir vektör yapısı temel alınarak, amiloid-β 1–42 ve GFP'yi 14 amino asitlik bir bağlayıcı aracılığıyla birleştiren hesaplamalı bir kimerik GFP modeli oluşturulmuştur. Kimerik protein AlphaFold kullanılarak modellenmiş ve yapısal stabilitesini değerlendirmek için MD simülasyonlarına tabi tutulmuştur. Floresan sinyal üretme potansiyelini değerlendirmek amacıyla, tetramerik ve monomerik Aβ₁₋₄₂ proteinleri kimerik GFP yapısına moleküler kenetleme ile yerleştirilmiş ve yeni kompleksler oluşturulmuştur. Her bir kompleks MD simülasyonlarına tabi tutulmuş ve konformasyonları daha sonra LDA modeli kullanılarak analiz edilmiştir. Bu bütüncül hesaplamalı yaklaşım, GFP tabanlı biyosensörlerin yapısal dinamikleri ve bunların amiloid tespiti potansiyeli hakkında içgörüler sunmaktadırMaster Thesis Computational investigation of allostery in hydroxyacid oxidase(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Gökoğlu, Gizem; Uyar, Arzu; Ceylan, ÇağatayUnderstanding allosteric regulation in proteins may enable the development of effective new-generation therapeutics for disease treatments. Computational methods are gaining importance daily due to their fast and effective nature in examining protein dynamics and discovering potential allosteric binding sites. In this context, computational methods were used to determine the potential binding sites of the human hydroxyacid oxidase 1 (hHAO1) protein, which is effective in the rare disease Primary hyperoxaluria type 1 (PH1). Then, potential binding sites were predicted in monomeric and homotetrameric crystal and modeled structures of hHAO1 using the Fragment–Based Mapping (FTMap) web server and the Essential Site Scanning Analysis (ESSA) method. In ESSA, first, the default parameters cut-off 10 Å and mode 10 were applied. Then, to examine the effect of the cut-off value (distance) (Å), the parameters cut-off 7 Å and cumulative mode 20, and cut-off 13 Å and cumulative mode 20 were applied in ESSA. The modeled structures for hHAO1 were successful in terms of conformation and predicted binding sites. In the results of hHAO1, more binding sites were determined in the monomeric forms of hHAO1 than in tetrameric forms. FTMap and especially ESSA successfully predicted allosteric and potential new binding sites for hHAO1. This thesis might contribute to the improvement of computational methods and the development of allosteric therapeutics for hHAO1 and PH1.Master Thesis Computational identification of potential allosteric sites in glucokinase enzyme(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Arslan, Tutku; Uyar, ArzuBu tez, türe özgü terapötik tasarımı kolaylaştırmak için insan ve parazit glukokinaz enzimlerindeki potansiyel allosterik bağlanma bölgelerini araştırmaktadır. İki tür arasındaki yapısal benzerlikler, Elastik Ağ-Yapı Modeli, Temel Bölge Tarama Analizi (ESSA), DrugRep, CB-Dock2 ve Pharmit dahil olmak üzere çeşitli hesaplama teknikleri kullanılarak analiz edildi. Bu yöntemler, insan glukokinazındaki bilinen tüm katalitik ve allosterik bölgeleri başarıyla tanımlayarak bulguların doğruluğunu destekledi. Hedefe yönelik ilaç tasarımı için özellikle T. cruzi'de alternatif bir allosterik bölge önerildi. T. cruzi glukokinaz için 7 Å, 10 Å ve 13 Å yarıçap değerlerini kullanan yapılmış olan ESSA analizi, bilinen aktif bağlanma bölgesini ortaya çıkardı ve R216, Y221, H247, Q250, K281, Y285 ve R288 gibi önemli amino asitlerle karakterize edilen potansiyel bir allosterik bölge tanımladı. Bu, ince yapısal özellikleri yakalamak için birden fazla yarıçap değeri kullanmanın gerekliliğini vurgulamaktadır. Ek olarak, hem serbest hem de kompleks formlardaki insan glukokinazının analizi, glikoz etkileşiminde yer alan kritik amino asitleri aydınlatırken, T. cruzi'de tanımlanan bölgenin insan glukokinazındaki herhangi bir bağlanma bölgesine karşılık gelmediğini ortaya çıkararak, iki enzim arasındaki benzersiz yapısal adaptasyonların altını çizmektedir. DrugRep sunucusu kullanılarak T. cruzi'deki potansiyel bağlanma bölgesi üzerinde sanal tarama ve yerleştirme çalışmaları gerçekleştirilerek terapötik gelişim için türe özgü etkileşimlerin anlaşılması daha da ilerletildi. Bu tezde sanal tarama çalışmalarından yüksek bağlanma afinitesine sahip üç aday molekül tespit edildi.Master Thesis Identification of Allosteric Control in Proteins Using Computational Methods(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Güneş, Sude; Uyar, Arzu; Sezgin, Hümeyra TaşkentThe prediction of orthosteric, allosteric, and cryptic sites through computational approaches is significant for drug discovery studies. To this extent, a ligand binding site prediction method called Essential Site Scanning Analysis (ESSA) was used to investigate allosteric and cryptic sites of TEM-1 beta-lactamase, cell division protein kinase 2, and galactokinase by applying various cutoff values (7 Å, 10 Å, 11 Å, and 13 Å) and combining 10/20 modes in this study. On the other hand, molecular dynamics (MD) and ClustENMD were performed to investigate hGALK1 enzyme dynamics. In addition, Principal Component Analysis (PCA) was applied to investigate collective motions in the presence and the absence of an allosteric inhibitor in hGALK1. The ligand binding sites of hGALK1 were investigated using frames obtained from MD and ClustENMD. According to the findings, the application of combined 10/20 modes improved the success of the ESSA method. Moreover, binding site prediction success demonstrated variation in the presence of different cutoff values and conformations. Different cutoff values demonstrated success in the prediction of allosteric and orthosteric sites highlighting the role of contacting atoms in the Gaussian Network Model (GNM) calculations. To this extent, the combination of results from various cutoff values has the potential to improve the allosteric site prediction success of the ESSA method.Master Thesis Computational Investigation of Allostery in Nanobody – Antigen Complexes(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Halisdemir, Nurşah; Uyar, Arzu; Sezgin, Hümeyra TaşkentGelişen, değişen ve dijitalleşen dünyada hesaplamalı biyokimya alanının sunduğu avantajlar birçok araştırmanın bilgisayar ortamına taşınmasını sağlamıştır. Kümülatif bilgi birikimi ile büyüyen bilim dünyasında nanobodilerin tanı ve tedavide sağladığı faydalar ile nanokor-antijen komplekslerinin araştırılması son zamanlarda giderek artmıştır. Bu bağlamda bu çalışmada, nanokor-antijen komplekslerindeki bağlanma bölgeleri dışında kalan önemli bölgeler araştırılarak yapıların iç dinamiklerinde meydana gelen alosterik değişimler ve bu değişimlerin yapılara yansıması yorumlanmıştır. Çalışmada Caplacizumab – von Willebrand Faktör (vWF), Nanokor 87 – NTCP ve Nanokor 2-67 – SARS-CoV-2 Spike protein kompleksleri incelenmiştir. Bu yapılara ek olarak bu kompleks yapıların bir bileşeni olan antijenlere bağlanan diğer moleküller de çalışmanın konuşu olmuştur. Bu incelemelerde bir potansiyel bağlanma bölgesi tahmin uygulaması olan Essential Site Scanning Analysis (ESSA) uygulaması kullanılmıştır. Yapıların bağlanma bölgelerinin analizi z-skor sonuçlarına göre yapılmış olup önemli bölgeler 5'in üzerinde z-skor sonucuna sahip bölgeler olarak belirlenmiştir. Bu çalışmadaki önemli bulgulardan biri de incelenen nanokor, antijen yapılarının birbirleri ile bağlanma bölgeleri dışında da önemli bölgelere sahip olmasıdır. Bağlanma bölgesi dışında bulunan ve moleküllerin iç dinamiklerinde meydana gelen alosterik değişimlerden kaynaklandığı düşünülen bu bölgelerin, gelecekte nanokor – antijen komplekslerinin bağlanma mekanizmalarının açıklanmasına yeni bir bakış açısı sunacağı ve kapsamlı yapısal analizlerin önemini vurgulamaktadır.Master Thesis Investigation of Conformational Changes in Antibodies Using Computational Methods(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Aygen, Mehmet Emin; Uyar, ArzuAntikorlar, insan vücudunda lenf düğümlerinde ve kanda dolaşan, antijenleri tespit ve nötralize eden büyük proteinlerdir. Antijenler epitop bölgelerinden etkileşime girerken, antikorlar paratop bölgelerinden etkileşime girerek spesifik olarak birbirlerine bağlanırlar. Proteinler olarak antikorlar dinamik yapılardır ve konformasyonel değişikliklere uğrarlar. Antijenler ve antikorlar arasındaki spesifik bağlanmanın bir sonucu olarak, her iki yapıda da büyük veya küçük konformasyonel değişikliklere yol açan bir alosterik etki meydana gelebilir. Hesaplamalı bilimler yöntemleri kullanılarak antikorlar, antijenler ve bunların komplekslerindeki alosterik etkinin detaylı olarak çalışılmadığı görülmüştür. Bu tez, antijen-antikor etkileşimi sonucunda oluşan kompleks yapıda alosterik değişimlerin meydana geldiği kritik amino asit bölgelerinin hesaplamalı yöntemler kullanılarak belirlenmesini amaçlamaktadır. Bu amaca ulaşmak için Protein Veri Bankası'ndan (PDB) seçilen yapılara 'Temel Bölge Tarama Analizi (ESSA)' yöntemi uygulanarak antijen ve antikorlar üzerindeki olası ligand/protein bağlanma bölgeleri tahmin edilmiştir. Antikorlar, özellikle tamamlayıcılığı belirleyen bölgeler (CDRs) ve antijenler üzerindeki kritik amino asitler incelenen çoğu yapı için başarılı bir şekilde tahmin edilmiştir. Ayrıca, başarısız olunan yapılar için ilave araştırmalar yapılmış ve 'ClustENMD' yöntemi kullanılarak konformasyonel örneklemeler geliştirilmiştir. İyileşmiş ESSA sonuçları elde edilmiş ve CDR'lar üzerindeki bazı amino asitler tespit edilmiştir. Yapı dinamiği üzerinden potansiyel bir alosterik etkiye sahip kritik amino asitlerin tespiti, terapötik monoclonal antikorların (mAb) geliştirilmesine potansiyel olarak katkıda bulunabilir. Bu tez, antikorların ve antijenlerin içsel dinamiklerinin daha iyi anlaşılmasını ve gözlemlenmesini sağlayacaktır.