Računalna i eksperimentalna analiza interakcije između DNA i transkripcijskog faktora MntR-a iz Mycobacterium tuberculosis

diplomski rad

• Naslov (engleski): Computational and experimental analysis of interaction between Mycobacterium tuberculosis transcription factor MntR and DNA
• Autor: Lana Semenić
• Mentor: Branimir Bertoša (mentor)
• Član povjerenstva: Branimir Bertoša (predsjednik povjerenstva)
• Član povjerenstva: Ivana Ivančić Baće (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Martina Šeruga Musić (član povjerenstva)
• Član povjerenstva: Gordan Horvat (član povjerenstva)
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Prirodoslovno-matematički fakultet; (Kemijski odsjek); Zagreb
• Ustanova koja je dodijelila akademski / stručni stupanj: Sveučilište u Zagrebu; Prirodoslovno-matematički fakultet; (Biološki odsjek); Zagreb
• Datum i država obrane: 2024-09-16, Hrvatska
• Znanstveno / umjetničko područje, polje i grana: PRIRODNE ZNANOSTI; Biologija

Sažetak

MntR (regulator prijenosa mangana, engl. manganese transport regulator) je homodimerni transkripcijski faktor koji kontrolira homeostazu manganovih(II) kationa u bakterijama, među kojima je i ljudski patogen Mycobacterium tuberculosis. Vezanjem manganovih(II) kationa MntR iz neaktivnog apo-oblika prelazi u aktivni holo-oblik, koji se može vezati za DNA. Strukture apo- i holo-oblika riješene su kristalografijom X-zraka, ali to nije slučaj za njegov kompleks s DNA. Cilj ovog diplomskog rada bio je istražiti vezanje proteina MntR za DNA koristeći multidisciplinarni pristup, koji kombinira molekulsku dinamiku, bioinformatiku i eksperimentalne metode. U promotoru gena mntH identificiran je novi MntR-vezujući slijed. Iskorišten je za stvaranje in silico kompleksa molekulskim uklapanjem (engl. docking), tako da se MntR svojim DNA-vezujućim zavojnicama vezao za palindromske sljedove. Provedeno je više simulacija molekulske dinamike kako bi se detektirale nekovalentne interakcije između proteina i DNA te analizirale razlike između apo- i holo-oblika. Oba protomera pokazala su mogućnost stvaranja relativno dugotrajnih vodikovih veza između ostatka Ser46 i dušičnih baza istraživane DNA. Međutim, te vodikove veze uglavnom se nisu pojavljivale istovremeno. Ovo istraživanje predstavlja jedan od početnih koraka prema razumijevanju interakcije između DNA i proteina MntR iz M. tuberculosis.

Sažetak (engleski)

MntR (manganese transport regulator) is a homodimeric transcription factor that controls the homeostasis of manganese(II) cations in bacteria, including the human pathogen Mycobacterium tuberculosis. By binding manganese(II) cations, MntR transitions from an inactive apo-form to an active holo-form, which can bind to DNA. While the crystal structures of its apo- and holo-form have been determined via X-ray crystallography, the structure of the MntR-DNA complex has yet to be explored. This thesis aims to investigate DNA-binding properties of MntR using a multidisciplinary approach that combines molecular dynamics, bioinformatics and experimental methods. A novel MntR-binding motif, identified in the mntH promoter region, was used to form an in silico complex with MntR through the use of protein-DNA docking, wherein the DNA-binding helices were bound to palindromic sequences. Multiple molecular dynamics simulations were carried out in order to analyze non-covalent protein-DNA interactions and to determine differences between the apo- and holo-forms. Both protomers demonstrated the ability to form relatively long-lasting hydrogen bonds between their respective Ser46 residues and subject DNA. For the majority of the simulation time, however, these bonds were not present concurrently. This paper represents one of the initial steps towards understanding the interaction between MntR from M. tuberculosis and DNA.

• Ključne riječi: manganovi metalosenzori; molekulska dinamika; molekulsko uklapanje
• Ključne riječi (engleski): manganese metallosensors; molecular dynamics; molecular docking
• Jezik: hrvatski
• URN:NBN: urn:nbn:hr:217:784793
• Projekt: Šifra: IP-2020-02-3446; Naziv: Manganovi metalosenzori; Naziv: Manganese Metallosensors; Kratica: MaMes; Voditelj: Branimir Bertoša; Pravna nadležnost: Hrvatska; Financijer: Hrvatska zaklada za znanost; Linija financiranja: Research Projects
• Studijski program: Naziv: Molekularna biologija; Vrsta studija: sveučilišni; Stupanj studija: diplomski; Akademski / stručni naziv: sveučilišni/a magistar/magistra molekularne biologije (univ. mag. biol. mol.)
• Vrsta resursa: Tekst
• Način izrade datoteke: Izvorno digitalna
• Prava pristupa: Otvoreni pristup
• Datum i vrijeme pohrane: 2024-09-22 10:57:40