Nükleik asitler ve polipeptidlerin alt birimleri (MONO-tetramer) arasındaki etkileşimlerinin moleküler modelleme yoluyla incelenmesi

Transkripsiyon faktörleri (TF) birçok farklı amino asittin bir araya gelmesi ile meydana gelen proteinlerdir. Yapısında bulunan amino asit dizileri, dış çevrenin entalpi değeri ve birbirleri arasındaki kovalent olmayan etkileşimlere bağlı olarak bu proteinin üç boyutlu bir yapı kazanmasını sağlamaktadır. Transkripsiyon faktörlerinin işlev gösterebilmesi ve DNA'ya etkin bir şekilde bağlanabilmesi için bu yapıyı kazanması gerekmektedir. Bu çalışmada, RE-1 (Baskılayıcı Element-1) susturucu transkripsiyon faktörünün (REST) DNA bağlanma bölgesine ait üçlü serin yapısı ve REST'in etkin olarak bağlandığı bilinen tek iplikli DNA dizisi içerisindeki AG ve CC ikili nükleotid dizilerinin birbiri ile olan kovalent olmayan bağ etkileşimlerinin hesapsal moleküler yöntemler kullanılarak araştırılması amaçlanmıştır. Bunun için, üçlü serin molekülü yapıları, ikili nükleotid molekülü yapıları ve bu yapıların etkileşimlerine ait konfomer analizi Spartan'14 programı ile bulundu. Bulunan her bir konfomerin optimizasyon (opt) ve frekans (freq) hesaplamaları MOPAC2016 programı PM6-D3H4 yöntemi ve Gaussian09 programı B3LYP/6-311++G(d,p) ile sulu ortamda oldukları varsayılarak hesaplandı. Hesaplama sonrasında rölatif enerji değerleri hesaplanarak, etkileşime girmesi istenen en kararlı yapılar belirlendi. Moleküler yapıların gösterimi Discovery Studio Visualizer 2019 programı ile yapıldı. Sonuç olarak, REST proteininin DNA'ya bağlanan aktif bölgesi içerisindeki serin rezidülerinin DNA ile kovalent olmayan etkileşimler içerisinden hidrojen (–H) bağı oluşturabileceği fakat diğer kovalent olmayan etkileşimlerin gerçekleşmediği bulundu.

Transcription factors (TF) are proteins which are consisted of combinations of many different amino acids. The amino acid sequences in the structure provide three-dimensional structure due to the entalpy value of the external environment and the non-covalent interactions. A protein must be in its optimal 3D conformational structure to perform its function: effectively binding to DNA. In this study, the non-covalent interactions between AG and CC nucleotide dimer sequences in the single-stranded DNA, known to be effectively bound to REST, and the triple serine structure of the DNA binding region of RE-1 (Suppressor Element-1) silencer transcription factor (REST) were investigated by computational molecular methods. For this purpose, Spartan 14 program was used to find triple serine molecule structures and nucleotide dimer structures by conformational analysis. The MOPAC program with PM6-D3H4 method and Gaussian09 program with B3LYP-6-311++G(d,p) level were used for optimizations (opt) and frequency (freq) calculations for each investigated conformer. Using the calculated results, the most stable structures were determined using the relative energies. Molecular structures were drawn by Discovery Studio Visualizer 2019. As a result, it was found that serine residues in the active DNA binding region of REST protein can form hydrogen (–H) bonds with DNA. Other non-covalent interactions such as van der Walls forces were not identified.