| Tez Künye | Durumu | ||
| Investigation of human il18 structures towards understanding the dynamics and self-assembly of IL18-IL18bp heterodimers / IL18-IL18bp heterodimerlerinin dinamiklerini ve kendiliğinden montajını anlamak için insan IL18 yapılarının incelenmesi Yazar:YILMAZ YÜCEHAN YAZICI Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SERKAN BELKAYA ; PROF. DR. EMEL TİMUÇİN Yer Bilgisi: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik Bilim Dalı Konu:Biyofizik = Biophysics ; Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology Dizin: | Onaylandı Yüksek Lisans İngilizce 2023 79 s. | ||
| Interleukin-18 (IL18), hem doğal hem de kazanılmış bağışıklığın düzenlenmesinde yer alan enflamatuar bir sitokindir. IL18 aktivitesi, sürekli olarak salgılanan IL18 inhibitörü IL18 bağlayıcı protein (IL18BP) tarafından sıkı bir şekilde düzenlenmektedir. İnsandan çiçek virüslerine kadar bilinen tüm IL18BP’ler aynı protein katlanmasını paylaşırlar. İnsan IL18’in bilinen kristal yapılarının araştırılması, IL18’in serbest veya sinyal komplekslerinde 310 sarmal bir yapı benimserken, 68. ve 81. amino asitler arasındaki bölgenin tüm IL18-IL18BP komplekslerinde ya eksik ya da düzensiz bir yapıda olduğunu gösterdi. Bu bölgedeki C74 kalıntısının, insan IL18-IL18BP tetramerik düzeneğinde yeni bir moleküller arası disülfit bağı oluşturduğu bildirildi. Yine de bu küçük yüzey epitopunun IL18’in stabilitesi ve kendi kendine montajı üzerindeki etkisi belirsizdir. İlk olarak, IL18-IL18BP heterodimerlerinin bu küçük yüzey bölgesinin dinamiklerini moleküler dinamik simülasyonları ile araştırdık. Simülasyonlarda, küçük yüzey bölgelerinin farklı katlanmasını gözlemlemek için IL18 IL18BP’nin bilinen tüm kristal yapılarını ve AlphaFold2 ve homoloji modellemesi ile oluşturulan iki ek bilgisayar modelini kullandık. Daha sonra, önerdiğimiz insan ve Yaba benzeri hastalık virüsü tetramerlerini oluşturduk ve bunları moleküller arası disülfit bağları olsun ya da olmasın analiz ettik. Küçük yüzeylerin sarmal yapısının esnekliği azaltarak kompleksin omurgasını stabilize ettiğini bulduk. Hesaplamalı modelimiz, serbest veya sinyal kompleksi üzerindeki IL18’e benzer şekilde daha kararlı ve daha az esnek bir kısa IL18 epitopuna katlanırken, insan veya virüs IL18BP’leri ile olan komplekslerdeki IL18, daha az kararlı bir omurgaya sahip esnek bölgeler gösterdi. İnsan kristalinin çekirdeği gevşedi ve insan kristal yapısında çözücüye daha fazla maruz kalacak hale geldi. Özellikle bir tuz köprüsü, sarmalı çekirdek bölgeye bağlayarak insan IL18 yapısını sarmal konfigürasyonda stabilize etti. Disülfit bağlarını kırarak tetramerin bir tarafını rahatsız eden insan tetramerinin bivalent bağlanma modunun kompleksin stabilitesini etkilemediğini ve dolayısıyla tetramerin sağlam kaldığını gözlemledik. Dolayısıyla, IL18-IL18BP’nin tetramer oluşumu, ek bir stabilite avantajı sağladığı için konağa faydalı olabilir. Genel olarak, sonuçlarımız, 68. ve 81. amino asitler arasındaki kısa IL18 epitopunun, IL18-IL18BP heterodimerlerinin stabilitesine ve kendi kendine montajına aracılık ettiğini göstermektedir. | |||
| Interleukin-18 (IL18) is an inflammatory cytokine involved in the regulation of both innate and adaptive immunity. IL18 activity is tightly regulated by its constitutively secreted inhibitor, IL18 binding protein (IL18BP). All known IL18BPs from human to poxviruses share an identical protein fold. Investigation of known crystal structures of human IL18 illustrated that the region between the 68th and 81st amino acids is either missing or disordered in all IL18-IL18BP complexes while adopting a 310 helical structure in the free or signaling complexes of IL18. The C74 residue in this region was reported to form a novel intermolecular disulfide bond in the human IL18-IL18BP tetrameric assembly. Yet, the impact of this small surface epitope on the stability and self-assembly of IL18 is unclear. First, we investigated the dynamics of this small surface region of IL18-IL18BP heterodimers by molecular dynamics simulations. In simulations, we used all known crystal structures of IL18-IL18BP and two additional computer models generated by AlphaFold2 and homology modeling to observe the differential folding of small surface regions. Next, we generated the proposed human and Yaba-like disease virus tetramers and analyzed them with or without intermolecular disulfide bonds. We found that the helical structure of small surfaces stabilizes the backbone of the complex through reducing its flexibility. While our computational model folded into a more stable and less flexible short IL18 epitope, similar to free IL18 or bound IL18 on the signal complex, IL18 from the complexes with human or virus IL18BPs displayed flexible regions with a less stable backbone. The core of the human crystal loosened, becoming more exposed to solvent in the human crystal structure. Particularly, a salt bridge stabilized the human IL18 structure at the helix configuration, linking the helix to the core region. We observed that the bivalent binding mode for the human tetramer, which is disturbing one side of the tetramer by breaking the disulfide bonds, did not affect the stability of the complex, and thereby the tetramer remained intact. Hence, the tetramer formation of IL18-IL18BP can be beneficial to the host as it provides an additional stability advantage. Overall, our results show that the short IL18 epitope between the amino acids 68 and 81 mediates stability and self-assembly of IL18-IL18BP heterodimers. | |||