عنوان پایان‌نامه
آنالیز توالیهای چاملئونی و بررسی نقش آنها در برخی از بیماریهای مهم سیستم عصبی با استفاده از داده پایگاه های برهمکنش پروتئینی
- رشته تحصیلی
- بیوانفورماتیک - علوم زیستی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77100;کتابخانه مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک شماره ثبت: 11543ب;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77100;کتابخانه مرکز تحقیقات بیوشیمی و بیوفیزیک شماره ثبت: 11543ب
- تاریخ دفاع
- ۱۳ مهر ۱۳۹۵
- دانشجو
- گلناز بهرامعلی
- استاد راهنما
- بهرام گلیائی
- چکیده
- در پروتئین‌های طبیعی، به قطعات پپتیدی یکسانی که قابلیت ایجاد ساختار مارپیچ آلفا و صفحات بتا یا پیچ را دارا می‌باشند، توالیهای چاملئونی گفته می‌شود. این قطعات دارای نقش‌های بسیار مهم زیستی بوده که ازجمله می‌توان به حفاظت از ساختمان تاخورده و تنوع عملکردی ایزوفرم های پیرایش چندگانه، در شناسایی سیستم‌های ایمنی، نشانگاه تنظیمی و عملکردی و در ایجاد برخی بیماری‌ها به‌خصوص در حوزه سیستم‌های عصبی مانند آلزایمر و پارکینسون اشاره نمود. همچنین توالیهای چاملئونی به‌عنوان یکی از عمده‌ترین مشکلات، در پیشگویی ساختمان دوم پروتئین‌ها شناخته‌شده است که در ایجاد محدودیت در دقت ابزارهای پیشگویی این ساختمان نقش بسزایی دارند. در قسمت اول این رساله با توجه به وجود داده پایگاه ساختمانی پروتئین (PDB)، برنامه‌ای جهت شناسایی قطعات پپتیدی با توالیهای یکسان و ساختمان متفاوت ایجاد گردید. همچنین توالیهای فوق ازنظر میزان شیوع اسیدهای آمینه تک و مجاور و در دسترس حلالیت نیز مورد بررسی قرار گرفتند. در قسمت دوم این رساله با استفاده از دیدگاه زیست سامانه‌ای، پروتئین‌های دارای توالیهای چاملئونی به‌منظور درک عمیق‌تر موردمطالعه از این منظر قرار گرفتند. پروتئین‌های استخراج‌شده ازنقطه‌نظر بیشترین تعداد توالیهای فوق مورد طبقه‌بندی قرارگرفته و به‌عنوان پروتئین‌های چاملئونی انعطاف‌پذیر (CFP) نام‌گذاری گردیدند. آنزیم IDE (Insulin Degrading Enzyme) و پروتئین RAN(GTP-binding nuclear protein Ran) که در بیماریهای سیستم عصبی نقش دارند، در این میان بالاترین میزان توالیهای فوق‌الذکر را دارا می‌باشند. این نتیجه می‌تواند به دیگر پروتئین‌های CFP به‌عنوان پروتئین‌های کلیدی تخریب کنده سیستم عصبی تعمیم داده‌شده و نقطه روشنی بر درمان و جلوگیری از بیماریهای فوق‌الذکر باشد. همچنین برای اولین بار در این رساله، پروتئین‌های دارای توالیهای چاملئونی با استفاده از ابزارهای محاسباتی ازنقطه‌نظر شبکه‌های زیستی - عملکردی نیز مورد بررسی قرار گرفتند که نتایج این بررسی نشان از وجود توالیهای چاملئونی در دمین های حیاتی پروتئین‌های مذکور می‌باشد. این مهم می‌تواند دریچه جدید جهت فهم مکانیسم‌های بیماری‌زایی و ایجاد درمان‌های جدید گردد.
- Abstract
- In natural proteins, chameleon sequences are segments which can adopt either alpha helix, beta sheet or coil conformations. These sequences have been implicated in the pathogenesis of amyloid diseases, in the structural fold conservation and functional diversity of alternative splicing of protein isoforms, targets of regulation and theories on immune recognition. These sequences are also suggested to be one of the limiting factors for the accuracy of secondary structure prediction methods and one important reason for misprediction of programs designed for protein secondary structures. In the first part of this thesis, we benefitted from the large PDB and performed a sequence analysis on Chameleons, where we developed an algorithm to extract peptide segments with identical sequences, but different structures. We also analyzed the occurrence of singlet and doublet amino acids and the solvent accessibility in the chameleon sequences. In the second part of this project, using a network based approach, we examined the chameleon proteins in order to give a better knowledge on these proteins. We sorted out the proteins with the most number of chameleon sequences and named them Chameleon Flexible Proteins (CFPs) in our dataset. We also found that there are proteins such as Insulin Degrading Enzyme (IDE) and GTP-binding nuclear protein Ran (RAN) with the most number of chameleons. These proteins have known roles in neurodegenerative diseases. Therefore, it can be inferred that other CFP's can serve as key proteins in neurodegeneration, and a study on them can shed light on curing and preventing neurodegenerative diseases. To the best of our knowledge, the present thesis is the first network-based functional study of chameleon proteins using computational approaches. The outcomes demonstrate that the chameleon regions are critical domains and might provide a new perspective for understanding the mechanisms of diseases and developing new therapies.
