Astrositik GABA Taşıyıcı GAT3 Stabilitesi ve C-Terminal Kesilmesiyle İlgili Dinamiklerinin Siliko Analizi

Abstract

Esas olarak astrositlerde ifade edilen GABA taşıyıcısı 3 (GAT3) GABAerjik sistemin bir parçasıdır ve hücre dışı γ-aminobütirik asit (GABA) seviyelerini düzenleyerek merkezi sinir sisteminde inhibe edici/uyarıcı dengenin korunmasına katkıda bulunur. GAT3 bozuklukları ile çeşitli nöropsikiyatrik ve nörodejeneratif bozukluklar arasında karmaşık bir ilişki olduğu düşünülmektedir. Örneğin, Alzheimer hastalığına odaklanan çalışmalarda GAT3'ün rolü konusunda çelişkili sonuçlar mevcuttur. Bazı çalışmalarda hastalık durumunda GAT3 ifadesinde artış gözlenirken, bazılarında gen ifadesinde düşüş gösterilmiştir. Fizyolojik ve patolojik önemine rağmen, GAT3'ün protein yapısı ve işlevi henüz tam olarak karakterize edilmemiştir. Bu tez, GAT3'ün C-terminal bölgesinin yapısal stabiliteyi koruma, konformasyonel geçişleri düzenleme ve substrat bağlama etkileşimlerini etkilemedeki rolünü araştırırken, Alzheimer gibi hastalıklar için terapötik uygulamalara potansiyel etkileri olabilecek GAT3'ün yapısı hakkında daha fazla bilgi elde etmeyi amaçlamaktadır. Homoloji modellemesi kullanılarak, C-terminal (+C) ve C-terminal çıkarılmış (-C) varyantları ile hem içe açık (iGAT3) hem de dışa açık (oGAT3) konformasyonlarda protein yapıları oluşturulmuştur. Biyolojik koşullara benzerlik sağlamak için nano ölçekli moleküler dinamik (NAMD) kullanılarak 1000 nanosaniye boyunca moleküler dinamik simülasyonları gerçekleştirilmiştir. Bulgular, C-terminalinin GAT3'ün genel stabilitesine olası katkısını ve protein ve bağlanma bölgesi içindeki dinamik çapraz korelasyonları etkilediğini göstermektedir.

GABA transporter 3 (GAT3) is a part of the GABAergic system, primarily expressed in astrocytes, and it contributes to maintaining the balance of excitation in the central nervous system (CNS) through regulating extracellular γ-aminobutyric acid (GABA) levels. A complex connection between the dysregulation of GAT3 and various neuropsychiatric and neurodegenerative disorders was suggested. For example, studies focusing on AD are conflicted on the influence of GAT3, as some suggest its upregulation and others its downregulation. Despite its physiological and pathological relevance, a complete characterization of GAT3 structure and function remains incomplete. This thesis explores the role of GAT3's C-terminal domain in maintaining structural stability, modulating conformational transitions, and affecting substrate-binding interactions. It aims to expand our knowledge of GAT3 structure, which can have potential implications for therapeutic applications for diseases such as AD. Using homology modeling, both inward-open (iGAT3) and outward-open (oGAT3) conformations were generated with the C-terminal (+C) and truncated (-C) variants. Molecular dynamics simulations were conducted for 1000 nanoseconds using Nanoscale Molecular Dynamics (NAMD) to mimic biological conditions. The findings demonstrate the possible contribution of the C-terminal to GAT3's global stability, influencing dynamic cross-correlations within the protein and its binding site.