Güç Alanı Analizleri Protein – İyon Etkileşimlerine Dair İpuçları Sağlıyor
*Metal iyon ligandlarının dimerleri; beyaz, cyan, mavi, kırmızı, pembe ve yeşil küreler sırası ile H, C, N, O, Mg ve Ca atomlarını temsil etmektedir.
Kas çekilmesi, laktoz sindirimi, kan hareketi… Tüm bu vücut fonksiyonlarının ne ile ilişkili olması mümkündür? Bütün bu durumların ve daha fazlasının metal iyonları sayesinde meydana geldiğini öğrenmek şaşırtıcı olabilir.
Sodyum (Na+), potasyum (K+), kalsiyum (Ca+2) ve magnezyum (Mg2) hepimiz tarafından bilinen sıradan isimler olabilir fakat bu metal iyonları insan hücre fonksiyonları üzerinde çok önemli rollere sahiptirler. Bu iyonlar ile vücut proteinlerinin kombinasyonu varlığımızın devamlılığı için gerekli olan kompleksler oluşturmaktadırlar.
Protein ve metal iyonlarının etkileşimlerinin önemi çok iyi bilinmekteydi fakat bu ikisi arasındaki etkileşimlerin mekanizması uzun zaman boyunca anlaşılamadı. Austin ‘de bulunan Teksas Üniversitesi biyomedikal mühendislik departmanında görev alan profesörler; Zhifeng Jine, Rui Qui, Chengwen Liu ve Pengyu Ren, biyomoleküler uygulamalar için atomik çok kutup enerjili güç alanı (AMOEBA) ismi ile anılan yöntemi kullanarak metal iyon ve protein etkileşimlerini nicel olarak tanımlanması üzerine yürüttükleri araştırmalarını, AIP yayıncılığa ait The Journal of Chemical Physics dergisinde yayınladılar.
AMOEBA teknolojisi Washington Üniversitesi ve Teksas Üniversitesi ‘nden Ren ve Jay Ponder tarafından geliştirildi. Yöntem bir sistemin potansiyel enerjisini hesaplamak için polarize edilebilir atomik çok kutuplu modeli kullanmaktadır. AMOEBA modeli, metal iyonu ve protein etkileşimlerinin anlaşılmasını sağlamak için hali hazırda kullanılmakta olan güç alanı teknolojisinin eksikliklerini gidermeyi amaç edinmektedir.
Kesin doğru sonuçların alınmasının zor olması sebebi ile detaylı bilgiye sahip olamayaşımıza rağmen metal iyonlarının incelenmesi için bilgisayarlı modellerin mevcut olduğunu söyleyen Ren ‘’Amacımız yüksek seviye kuantum mekaniği yöntemlerini ve metal iyonları – protein etkileşiminin doğasını anlamak için geliştirilmiş güç güç alanı simulasyonlarını kullanmak ‘’ diye sözlerine devam etti.
Ren ‘ e göre AMOEBA, klasik temelli biyomoleküler simulasyonlardan daha iyisini ortaya koyarak oluşturulan modellerde Van Der Waals etkileşimleri ve yüklü noktalar arasındaki Coulomb etkileşimleri olan iki kuvvetin kullanılması ile moleküler arası etkileşimleri incelemeye olanak sağlamakta. ‘’Bu model görsellerinin sağladığı verilerin bilgisayar yöntemleri ile kolaylıkla izlenebilir olduğunu ve son birkaç yıldır sıklıkla kullanıldığını belirten Ren, ‘’ Ancak bu klasik modellerde gözlemlenemeyen güçlü polarizasyon ve yük transfer etkilerine metal iyonları sebep olabilir. Bu etkilerin spesifik iyon – protein etkileşiminde önemli rol oynadığına inanmaktayız’’ açıklamasını yaptı.
Ren ve arkadaşları Mg+2, Ca+2 ve aminoasitler arasındaki etkileşimleri daha yakından inceledi. Magnezyum ve kalsiyum gibi iyonlar metallo proteinlerde (metal kofaktörü bulunan proteinler) bulnan en yaygın bulanan iyon türleridir. İki iyonunda yüksek seçicilikle belli aminoasitlere bağlanması, bu aminoasitleri daha ilgi çekici hedef moleküller haline getirmektedir. Birçok vücut tepkisi , iyonlar ve protein bağlanma bölgeleri arasındaki bu iyonları çevreleyen aminoasit artıkları arasındaki karşılıklı indüksiyon, ayrıca bu iyonların bağlanma afinitesi üzerine etkileri AMOEBA modeli ile araştırılabileceği görüldü.
‘’ Bağlanma bölgelerindeki Ca+2ve Mg+2 iyonlarına karşılık gelen birçok vücut tepkisi arasındaki fark çok önemli.’’ diye belirten Ren ‘’Polarizasyon ve yük transferinin iyon – protein komplekleşmesinde önemli olduğu biliniyordu fakat birçoğumuz bu etkilerin yarışmalı bağlanma için önemsiz olabileceğini düşünüyorduk’’ açıklamasını yaptı.
AMOEBA modeli, güç alanları üzerine olan gelişmeler ve elde edilen sonuçların içerdiği uygulamaların kanser ve nörodejenarif bozukluklar gibi birçok hastalığın anlaşılmasına yardımcı olabileceğini söyleyen araştırma ekibi, iyon – protein etkileşimleri üzerine elde edilen bilgilerin konuyla ilişkili medikal araştırmaların ilerlemesine yardımcı olabileceğini belirtti.
Kaynak : sciencedaily.com
