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dc.contributor.advisor Salditt, Tim Prof. Dr. de
dc.contributor.author Joshi, Harshad de
dc.date.accessioned 2007-08-02T15:30:12Z de
dc.date.accessioned 2013-01-18T13:39:39Z de
dc.date.available 2013-01-30T23:51:11Z de
dc.date.issued 2007-08-02 de
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B45F-3 de
dc.description.abstract Prozessive Enzyme bilden eine spezielle Klasse von Enzymen, die vermutlich während vieler katalytischer Durchläufe an ihrem Substrat haften bleiben. Hierdurch gleitet das Substrat am Enzym entlang und die Zeit bis zu einem zufälligen diffusiven Aufeinandertreffen von Enzym und Substrat wird reduziert, was die Effizienz der Enzyme um ein Vielfaches erhöht. Obwohl Informationen über die Struktur vieler prozessiver Enzyme zur Verfügung stehen, ist die Gleitphase, die inhärent dynamisch ist, weitgehend unbekannt. Wir unternehmen erste Schritte, um den Gleitprozess zu verstehen, indem wir einen Prototyp für ein Prozessives Enzym untersuchen, nämlich Streptococcus Pneumoniae Hyaluronate lyase, ein bakterielles Enzym, das das Polysaccharidsubstrat Hyaluronsäure abbaut. Wir haben den Zusammenhang zwischen der Flexibilität des Enzyms, wie sie in Essential Dynamics Molekulardynamik Simulationen beobachtet wurde, mit Enzym-Substrat Interaktionen untersucht, indem wir etliche freie Simulationen und erzwungene Molekulardynamiksimulationen angewandt haben. Auf diese Art haben wir eine Kopplung von Domänenbewegungen des Enzyms mit der Prozessivität oder der Gleitphase des Substrates aufgezeigt. Bei dem vermuteten Mechanismus der Substrattranslokation haben wir eine Energiebarriere entlang der Prozessionsrichtung beobachtet und es ist zu vermuten, dass diese sich aus der Reorientierung des Zuckers innerhalb der Proteinspalte ergibt. Diese Sichtweise wurde unterstützt durch Force Probe Molekulardynamiksimulationen und Umbrella Sampling Simulationen, die angewandt wurden, um vorläufige freie Energie Profile zu erhalten, die dem Mechanismus zu Grunde liegen. Die beobachtete freie Energie Barriere ist niedrig genug, um leicht durch thermische Fluktuationen überwunden zu werden, so dass essentielle langsame kollektive Reorganisationen der Domains als wahrscheinliche Raten bestimmende Faktoren für den prozessiven Zyklus in Frage kommen. Experimentelle Bestätigung zusammen mit weiteren rechnergestützten Studien wird von großem Nutzen für das Verständnis dieses komplexen Mechanismus sein. de
dc.format.mimetype application/pdf de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html de
dc.title Functional Domain Motions and Processivity in Bacterial Hyaluronate Lyase de
dc.title.alternative A Molecular Dynamics study de
dc.type doctoralThesis de
dc.title.translated Functional Domain Motions and Processivity in Bacterial Hyaluronate Lyase de
dc.contributor.referee Salditt, Tim Prof. Dr. de
dc.date.examination 2007-05-04 de
dc.subject.dnb 530 Physik de
dc.description.abstracteng Processive enzymes are a special class of enzymes which presumably remain attached to their polymeric substrates between multiple rounds of catalysis. Due to this property, the substrate slides along the enzyme and reduces the time for the random diffusional enzyme-substrate encounters thereby increasing the efficiency of these enzymes manifold. Although structural information from many processive enzymes is available, the atomistic details of particularly the substrate sliding process, which is an inherently dynamic process, remain largely unknown. We take first steps to understand the sliding process by investigating a prototypic processive enzyme: Streptococcus Pneumoniae Hyaluronate lyase, a bacterial enzyme that degrades the polysaccharide substrate hyaluronan. Here we have investigated the flexibility of the enzyme as observed from essential dynamics simulations and its relation to the enzyme-substrate interactions by employing several free and enforced molecular dynamics simulations (on sub-microsecond timescale). This way we have identified a coupling between domain motions of the enzyme and the processivity or the sliding phase of the substrate. In the putative mechanism for the substrate translocation phase we observed an energy barrier along the processive direction and it is speculated that this may arise because of the reorientation of the sugar inside the cleft of the protein. This view was supported from the Force probe molecular dynamics simulations and umbrella sampling simulations that were employed to obtain a preliminary free energy profile underlying the mechanism. The observed free energy barrier is low enough to be easily crossed by thermal fluctuations, renderring essential slow collective domain rearrangements as likely rate-limiting factor for the processive cycle. The collective conformational motions of the protein along with particular interactions of individual amino acids may be involved in this translocation phase. Experimental validation along with further computational studies will be useful to understand this complex mechanism. de
dc.contributor.coReferee Grubmüller, Helmut Prof. Dr. de
dc.title.alternativeTranslated A Molecular Dynamics study de
dc.subject.topic Mathematics and Computer Science de
dc.subject.ger Streptococcus Pneumoniae de
dc.subject.ger bakterielle Hyaluronidasen de
dc.subject.ger Hyaluronsaeure de
dc.subject.ger Molekular dynamiksimulationen de
dc.subject.ger Essential Dynamics de
dc.subject.ger kollektive Bewegungen de
dc.subject.ger Force Probe MD. de
dc.subject.eng Streptococcus Pneumoniae de
dc.subject.eng bacterial hyaluronidases de
dc.subject.eng hyaluronan de
dc.subject.eng molecular dynamics de
dc.subject.eng essential dynamics de
dc.subject.eng collective motions de
dc.subject.eng Force Probe Molecular Dynamics. de
dc.subject.bk 42.12 de
dc.subject.bk 33.19 de
dc.subject.bk 33.06 de
dc.subject.bk 42.13 de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1545-6 de
dc.identifier.purl webdoc-1545 de
dc.affiliation.institute Fakultät für Physik de
dc.subject.gokfull WCC000 de
dc.identifier.ppn 587184752 de

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