Date of Award

4-2026

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Molecular Biology and Biotechnology

Department

Biology

First Advisor

Prof. Ranjit Vijayan

Second Advisor

Dr. Nayla Munawar

Abstract

Glutamate dehydrogenase (GDH) is a hexameric enzyme. GDH is involved in several pathways and cellular processes such as oxidation-reduction homeostasis, ammonia metabolism, lipid biosynthesis, insulin and lactate production, and acid-base equilibrium. The main objective of this thesis is to understand the structural and biochemical properties of this enzyme and why some organisms, for e.g., Halobacterium salinarum, have more than one GDH with different coenzyme specificities. The catabolism of glutamate is linked to NAD+ specific GDHs, meanwhile, NADP+ specific GDHs play an anabolic role in ammonia assimilation. Molecular docking and binding free energy calculations were employed followed by long-scale (500 nanoseconds) comparative molecular dynamics (MD) simulations using Halobacterium salinarum GDH protein structures to understand how these enzymes behave in the presence of different cofactors. The study elucidated the vital role of conserved aspartic acid or glutamic acid in the determination of GDH coenzyme specificity. In summary, this study provides insights into the overall structural and biochemical properties of Halobacterium salinarum GDH. These findings enhance our understanding of GDH coenzyme specificity.

Arabic Abstract


تقييم حاسوبي لإنزيمات نازع هيدروجين الغلوتاميت في بكتيريا  Halobacterium salinarum

إنزيم نازع هيدروجين الغلوتاميت هو إنزيم سداسي، يشارك في العديد من المسارات والعمليات الخلوية، مثل استقلاب الأكسدة والاختزال، واستقلاب الأمونيا، وإنتاج الدهون، وإنتاج الإنسولين واللاكتات، وتوازن الحمض والقاعدة. الهدف الرئيسي من هذه الأطروحة هو فهم الخصائص البنيوية والكيميائية الحيوية لهذا الإنزيم، ولماذا تمتلك بعض الكائنات الحية، مثل بكتيريا (Halobacterium salinarum)، أكثر من إنزيم نازع هيدروجين الغلوتاميت واحد بخصائص إنزيمية مساعدة مختلفة. يرتبط استقلاب الغلوتامات بإنزيم نازع هيدروجين الغلوتاميت خاصة +NAD وفي الوقت نفسه، تلعب إنزيم نازع هيدروجين الغلوتاميت خاصة +NADP دوراً بنائياً في اندماج الأمونيا. استخدمت حسابات الالتحام الجزيئي وطاقة الارتباط الحرة ثم أُجريت محاكاة ديناميكية جزيئية طويلة المدى (500 نانوثانية) باستخدام بروتين إنزيم نازع هيدروجين الغلوتاميت في Halobacterium salinarum لفهم كيفية اختلاف هذه الإنزيمات في ظروف مختلفة من الضغط الأسموزي ودرجة الحرارة. أوضحت الدراسة الدور الحيوي لحمض الأسبارتيك أو حمض الغلوتاميك المحفوظ في تحديد خصوصية إنزيم نازع هيدروجين الغلوتاميت المساعد. باختصار، تقدم هذه الدراسة رؤى ثاقبة حول الخصائص البنيوية والكيميائية الحيوية العامة لإنزيم نازع هيدروجين الغلوتاميت في Halobacterium salinarum، وتعزز هذه النتائج فهمنا لخصوصية إنزيم نازع هيدروجين الغلوتاميت المساعد.

Download

Included in

Biology Commons

COinS