COVİD-19 tedavisi için papain-benzeri proteaz (PLpro) inhibitörlerinin in silico yöntemler kullanılarak araştırılması
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Hacettepe Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya A.B.D., Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2023
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: OZAN ÇOBANOĞLU
Danışman: Vildan Gürsoy
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Çin'in Wuhan kentinde Aralık 2019 tarihinde başlayan yeni koronavirüs pandemisi dünyayı etkilemektedir. SARS-CoV-2 virüsünün neden olduğu bu hastalığa COVID-19 ismi verildi. Dünya çapında 647 milyon kişi yakalanırken; 6,6 milyon kişi hayatını kaybetti. Ülkemizde ise 17 milyonu aşkın vaka yaşanırken, can kaybı sayısı ise 100 binin üzerindedir. Tedavi için onaylanan 6 aşı ile virüsün farklı hedefleriyle etkileşen 3 ilaç ve farklı hastalıklar için onay alıp ikinci onayını COVID-19 için alan 4 ilaç olmak üzere toplam 7 ilaç vardır. Koronavirüslerin membranının üzerinde S, membran ve zarf proteinleri olmak üzere üç yapısal protein bulunur. Virüs RNA'sında 3-kimotripsin-benzeri proteaz (3CLpro), papain-benzeri proteaz (PLpro), RNA'ya bağımlı RNA polimeraz (RdRp) ve helikaz olmak üzere dört fonksiyonel protein bulunur. COVID-19 tedavisi için yeni inhibitör araştırmaları için önemli ilaç hedefleri; PLpro, 3CLpro, RdRp ve S proteinidir. Tez kapsamında seçilen ilaç hedefi olan PLpro enzimi ile etkileşen inhibitör henüz yoktur. PLpro enzimi, virüsün kopyalanmasını sağlayan ve ev sahibi bağışıklığını bozabilen bir enzimdir. PLpro enzimi bu görevleriyle oldukça önemli bir ilaç hedefidir. PLpro enzimi ubikuitin-benzeri (UbI) kısım ile parmaklar, başparmak ve avuç içi alanlarını içeren aktif kısım olmak üzere iki ana kısımdan oluşur. PLpro enziminin aktif bölgesine bağlanan inhibitörler kovalent bağlanırlar. Enzimin avuç içi alanında yeni keşfedilen BL2 bölgesi vardır. PLpro enzim substratları bu bölgeye bağlanmamaktadır. BL2 bölgesine kovalent olmayan etkileşimlerle bağlanan inhibitörler aktif bölgeyi dolaylı yoldan bozarak aktif bölgeye substrat bağlanmasını engelleyerek enzim inhibisyonunu sağlayabilir. Bu tez çalışması, validasyon, moleküler doking (kenetlenme), sanal ligand tarama ve ADMEt olmak üzere dört hesaplama içermektedir. Birinci aşamada, SARS-CoV-2 PLpro enziminin yeni keşfedilen BL2 bölgesi ile etkileşebilecek düşük IC50 değerine sahip (0.56 µM) 7LBS PDB kodlu protein-ligand kompleksi ile bu komplekse ait XR8-24 ligandı için Autodock Vina programı kullanılarak validasyon çalışması yapıldı. Yeniden doking (redoking) hesaplamaları sonucu, deneysel (x-ray) ve hesapsal sonuçlarının çakıştırılması sonucu RMSD değeri 1.723Å bulundu ve değerin 2Å değerinden düşük olması seçilen yöntemin uygunluğunu göstermektedir. Ligandın hesaplanan Ki değeri 108 nM olarak bulunmuştur. İkinci aşamada, literatürde PLpro enzimi ile etkileşebileceği düşünülen tıbbi etkiye sahip olduğu yapılan deneysel çalışmalarla belirlenen kırmızı adaçayı, huş bitkisi gibi 10 farklı bitkiye ait 35 bitki fitokimyasalı ile farklı hastalıklar için onaylanan 8 adet ilaç olmak üzere toplam 43 ligand için moleküler doking hesaplamaları Autodock Vina programı ile 7LBS protein-ligand kompleksi ile doking hesaplamaları sonucu bağlanma enerjisi ile hesapsal Ki değerleri bulundu. En yüksek dolayısıyla en iyi bağlanma enerjisi ve hesaplanan Ki değerine sahip olan molekülün Tanşinon IIA olduğu belirlendi. Üçüncü aşamada, Tanşinon IIA molekülüne, sanal ligand taraması yapılarak bu moleküle benzer özellik gösteren 98 molekül ZINC15 veri tabanı ile veri seti olarak indirildi. Bu moleküllere, moleküler doking hesaplamaları ile aynı parametrelerle ikinci doking hesaplamaları yapılarak en yüksek bağlanma enerjisi gösteren 21 molekül tespit edilerek; son aşama olan ADME ve toksikoloji (emilim-dağılım-metabolizma-atılım-toksisite) hesaplamaları yapıldı. Belirlenen ADMEt testlerinden uygun sonuç alan 14 molekül belirlenerek çalışma tamamlandı. Elde edilen bu moleküller, COVID-19 pandemisi için PLpro enzim inhibitörü olarak antiviral ilaç tasarımı açısından etkili olabilir, öncü molekül bulma konusunda önemli katkıda bulunabilir.