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Homology Modelling of Shaggy-like Kinase α in Arabidopsis thaliana (ASKα)

Ukowitz, Michaela (2019) Homology Modelling of Shaggy-like Kinase α in Arabidopsis thaliana (ASKα).
Diplomarbeit, University of Vienna. Fakultät für Lebenswissenschaften
BetreuerIn: Langer, Thierry

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DOI: 10.25365/thesis.57692
URN: urn:nbn:at:at-ubw:1-10773.17756.252768-3

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Abstract in English

Plants are often exposed to stress. On the one hand, there is biotic stress caused by bacteria, viruses, fungi or insects. On the other hand, abiotic stress is caused by changing environmental conditions such as drought, heat, frost or high salinity of the soil. These stress factors lead to enormous annual yield losses, which is why research into the mechanisms triggered by stress in plants is of high interest. Therefore, there is interest to develop new methods to improve stress tolerance in plants, which would bring both, economic benefits and ensure sufficient food supply to the population. Several studies attribute the kinase ASKα an important role in stress modulation. The activated kinase increases stress tolerance of plants, which is why it is important to find out more about this protein. A three-dimensional structure of this kinase, which has not yet been determined experimentally, is important. The aim of this work is to model the 3D structure of ASKα and to examine it for possible binding pockets for small molecules. First, a good template was needed, which was identified as GSK3β due to the high sequence identity. The PDB was searched for the most suitable structure of GSK3β. With this template, homology models were calculated with the software Modeller. The calculated models were filtered by different validation criteria (molpdf, DOPE-score). For the most appropriate ones, Ramachandran plots were generated with Procheck. The plots were analysed in detail until a final model could be selected. For the first time, we can provide a 3D structure of ASKα in form of a thoroughly validated homology model. This model allows us to gain deeper insights into ASKα’s function and allows further predictions about potential ligand bindings. Therefore, the model was examined with Fpocket for promising binding pockets.

Schlagwörter in Englisch

Homology modelling / ASK / GSK3

Abstract in German

Pflanzen sind kontinuierlich Stress ausgesetzt. Auf der einen Seite ist es biotischer Stress, der unter anderem von Bakterien, Viren, Pilzen oder Insekten ausgelöst wird und auf der anderen Seite abiotischer Stress, der durch wechselnde Umweltbedingungen wie Trockenheit, Hitze, Frost oder hohen Salzgehalt der Böden verursacht wird. Diese Stressfaktoren führen jährlich zu enormen Ernteverlusten, weshalb die Wissenschaft gefragt ist, die Mechanismen, die durch Stress in Pflanzen ausgelöst werden, genauer zu erforschen. Das Ziel ist es, neue Methoden zu entwickeln, welche die Stresstoleranz in Pflanzen verbessern, was sowohl wirtschaftliche Vorteile bringen, als auch die ausreichende Versorgung der Bevölkerung mit Nahrung gewährleisten würde. Mehrere Studien sprechen der Kinase ASKα eine wichtige Rolle bei der Stressmodulation zu. Die aktivierte Kinase erhöht die Stresstoleranz von Pflanzen, weshalb es wichtig ist, mehr über dieses Protein herauszufinden. Dafür ist eine dreidimensionale Struktur dieser Kinase von Bedeutung, die bis dato aber noch nicht experimentell ermittelt wurde. Das Ziel dieser Arbeit war es, die 3D Struktur von ASKα zu modellieren und diese auf mögliche Bindetaschen für niedermolekulare Verbindungen zu untersuchen. Zuerst wurde eine geeignete Vorlage benötigt, als welche GSK3β aufgrund der hohen Sequenzidentität identifiziert wurde. Die PDB wurde nach der geeignetsten Struktur von GSK3β durchsucht. Mit dieser Vorlage wurden dann Homologiemodelle mit der Software Modeller berechnet. Die kalkulierten Modelle wurden mittels verschiedener Validierungskriterien (molpdf, DOPE-score) gefiltert und von den passendsten wurden mittels Procheck Ramachandran Plots erstellt. Die Plots wurden analysiert und ein finales Modell ausgewählt. Dieses Modell wurde mit Fpocket auf mögliche Bindungstaschen untersucht.

Schlagwörter in Deutsch

Homology modelling / ASK / GSK3

Item Type: Hochschulschrift (Diplomarbeit)
Author: Ukowitz, Michaela
Title: Homology Modelling of Shaggy-like Kinase α in Arabidopsis thaliana (ASKα)
Umfangsangabe: 60 Seiten : Illustrationen
Institution: University of Vienna
Faculty: Fakultät für Lebenswissenschaften
Studiumsbezeichnung bzw.
Universitätslehrgang (ULG):
Diplomstudium Pharmazie
Publication year: 2019
Language: eng ... Englisch
Supervisor: Langer, Thierry
MitbetreuerIn: Seidel, Thomas
Assessor: Langer, Thierry
Classification: 35 Chemie > 35.76 Aminosäuren, Peptide, Eiweiße
AC Number: AC15411803
Item ID: 57692
(Das PDF-Layout ist ident mit der Druckausgabe der Hochschulschrift.)

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