Bazı HIV-1 düşük düzey viremi suşlarında etravirin'e karşı dirençlerin in-silico ve in- vitro yöntemlerle araştırılması
Researching of resistance to etravirine in some HIV-1 low-level viremia strains by in-silico and in-vitro methods
Yazar: OFCAN OFLAZ
Danışman: PROF. DR. HATİCE MERGEN
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Genetik = Genetics ; Moleküler Tıp = Molecular Medicine ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Farmakogenetik = Pharmacogenetics ; Moleküler genetik = Molecular genetic

Özet:
İnsan İmmünyetmezlik Virüsü (HIV) konağın immün sistem hücrelerine genetik materyalini aktaran ve kontrol altına alınamadığında Kazanılmış İmmünyetmezlik Sendromu (AIDS) isimli klinik durumuna yol açan önemli bir virüstür. HIV enfeksiyonun kontrol altına alınabilmesi ve bulaştırıcılığının ortadan kaldırılması için antiretroviral tedavi (ART) ajanları kullanılmaktadır. Bu ajanlar HIV proteinlerini inhibe etmektedir. Etravirin (ETR) nükleozit olmayan ters transkriptaz enzim inhibitörlerinden birisidir. Düşük Düzey Viremi (LLW); ART devam eden HIV pozitif bireylerde, viral yükün devamlılığının olması durumudur. Viral yükün devamlılığı HIV pozitif bireylerin bulaştırıcılığının devam ettiği ve ilerleyen süreçte AIDS ile sonuçlanabilecek önemli problemlerden biridir. LLW durumunun, virolojik başarısızlık, ilaç emilim problemleri ve mutasyon sebepli ilaç direnci durumu olduğu düşünülmektedir. 

Çalışmamız kapsamında ETR direncinin in-silico yöntemlerle araştırılmamış Lys104Gln, Lys102Gln, Lys101Arg-Lys104Arg, Ser191Phe, Ile94Leu-Lys104Arg, Lys104Glu-His235Leu, Ala98Ser ve Val179Ile mutasyonları kullanılmıştır. Bu mutasyonlar LLW durumundaki HIV pozitif bireylerden elde edilen suşlardan analiz edilmiş RT enziminde ETR inhibisyon bölgesi ve çevresinde yer alan mutasyonlardır. Lys104Gln, Lys102Gln, Lys101Arg-Lys104Arg, Ser191Phe, Ile94Leu-Lys104Arg, Lys104Glu-His235Leu, Ala98Ser ve Val179Ile mutasyonlarının ETR direnci; homoloji modelleme, moleküler yerleştirme ve protein-ligand etkileşim analizi yöntemleriyle araştırılmıştır. 

Çalışmamız sonucunda in-silico yöntemlerle analiz edilmemiş; Ala98Ser ve Val179Ile mutasyonlarının ters transkriptaz enziminin ETR bağlanma bölgesinde konformasyonel değişiklik oluşturarak, düşük düzeyde ETR direncine yol açtığı düşünülmektedir. 

Anahtar Kelimeler: Protein Yapısı, Biyoinformatik, Tıbbi Genetik, Moleküler Biyoloji, Mikrobiyoloji, İlaç Direnci

Abstract:
Human Immunodeficiency Virus (HIV) is a significant virus that, when left uncontrolled, leads to Acquired Immunodeficiency Syndrome (AIDS), a clinical condition characterized by the transmission of its genetic material to host immune system cells. To manage HIV infection and eliminate its transmissibility, antiretroviral therapy (ART) agents are employed. These agents function by inhibiting HIV proteins. Etravirine (ETR) is one of the non-nucleoside reverse transcriptase enzyme inhibitors. Low-Level Viremia (LLV) refers to the persistence of viral load in HIV-positive individuals who are under ongoing ART. The sustained viral load is a significant concern, as it indicates the continued transmissibility of HIV in infected individuals and may ultimately progress to AIDS. LLV is believed to result from virological failure, drug absorption issues, and mutation-induced drug resistance. 

In our study, we investigated Etravirine (ETR) resistance using in-silico methods, specifically focusing on the following mutations: Lys104Gln, Lys102Gln, Lys101Arg-Lys104Arg, Ser191Phe, Ile94Leu-Lys104Arg, Lys104Glu-His235Leu, Ala98Ser, and Val179Ile. These mutations were analyzed in the reverse transcriptase (RT) enzyme obtained from strains of HIV-positive individuals with Low-Level Viremia (LLV). These mutations are located in the vicinity of the ETR inhibition site. 16 The ETR resistance conferred by the Lys104Gln, Lys102Gln, Lys101Arg- Lys104Arg, Ser191Phe, Ile94Leu-Lys104Arg, Lys104Glu-His235Leu, Ala98Ser, and Val179Ile mutations was investigated using homology modeling, molecular docking, and protein-ligand interaction analysis methods. 

As a result of our study, it is hypothesized that the previously unanalyzed Ala98Ser and Val179Ile mutations, through inducing conformational changes in the ETR binding region of the reverse transcriptase enzyme, may contribute to low-level ETR resistance using in-silico methods. 

Keywords: Protein Structure, Bioinformatics, Medical Genetic, Molecular Biology, Microbiology, Drug Resistance