Lassa virüs proteinlerine karşı ın siliko yöntemlerle ilaç yeniden konumlandırma
Drug repurposing against Lassa virus proteins by using in silico methods
Yazar: HANDAN ŞİMŞEK
Danışman: DOÇ. DR. ŞEREF GÜL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Docking = Docking ; Moleküler dinamik = Molecular dynamic ; Moleküler dinamik benzetimi = Molecular dynamic simulation ; Nükleoproteinler = Nucleoproteins ; İlaç hedefleme = Drug targeting ; İlaç keşifleri = Drug discoveries ; İlaç tasarımı = Drug design

Özet:
Lassa virüsü (LASV), Lassa Ateşine (LF) sebep olarak her yıl binlerce ölüme neden olmaktadır. Batı Afrika'da yıllık 100.000-300.000 LASV enfeksiyonu rapor edilmişken henüz onaylanmış bir aşısı yoktur. Dünya Sağlık Örgütü tarafından LF'nin dünyanın farklı bölgelerinde görülme potansiyelinin yüksek olduğu raporlanmıştır. LF'ye karşı antiviral ilaç olarak ribavirin denenmiş fakat yan etkileri nedeniyle kullanımı durdurulmuştur. Bu nedenle LF'ye karşı ilaç geliştirme çalışmaları büyük önem taşımaktadır. Yenilikçi ilaç geliştirme çalışmaları uzun süreli molekül keşfi ve faz çalışmaları gerektirdiği için kullanımda olan ilaçların yeni ortaya çıkan hastalıklara karşı yeniden konumlandırılması zaman ve maliyet kazanımı sağlamaktadır. LASV'ün konakçıya giriş mekanizması ve yaşam döngüsündeki proteinler ilaç geliştirme çalışmaları için kritik hedeflerdir. LASV, S ve L olarak bilinen iki tek sarmallı bölümden oluşan negatif anlamlı bir RNA genomuna sahiptir. S bölümü, hem nükleoproteini (NP) hem de zarf glikoprotein kompleksinin (GPC) öncüsünü kodlar. NP, viral genomik ve antigenomik RNA'larla bağlanarak nükleokapsidler olarak bilinen ribonükleoprotein (RNP) kompleksleri oluşturup LASV yaşam döngüsünde önemli bir rol oynar. Bu nükleokapsidler, L polimeraz ile etkileşime girer ve hem viral mRNA transkripsiyonunu hem de viral genom replikasyonunda görev alır. Bu nedenle bu çalışmada NP hedef protein olarak belirlenmiştir. Çözülmüş NP kristal yapılarında, N ve C uçlarındaki iki kritik bölgeye yerleştirme simülasyonu metoduyla FDA onaylı ilaçların aktif moleküllerinin bağlanma afiniteleri belirlenmiştir. Her iki bölge için de en iyi bağlanma afinitesine sahip, yan etkisi düşük ve yaygın kullanımda olan ilaçlar belirlenmiştir. Bu ilaçların yerleştirme simülasyonu analizinden gelen NP ile kompleks yapıları detaylı olarak moleküler dinamik (MD) simülasyonları ile incelenmiştir. MM/GBSA analizi ile molekül-NP bağlanma enerjileri detaylı olarak hesaplanmış ve in siliko alanin-tarama yöntemi ile seçilen moleküllerin kritik olarak bağlandığı amino asitler belirlenmiştir.

Abstract:
Lassa virus (LASV) causes thousands of deaths every year by causing Lassa Fever (LF). While 100,000-300,000 LASV infections have been reported annually in West Africa, there is no approved vaccine yet. It has been reported by the World Health Organization that LF has a high potential to occur in different parts of the world. Ribavirin was tried as an antiviral drug against LF, but its use was discontinued due to its side effects. Therefore, drug development studies against LF are of great importance. Since innovative drug development studies require long-term molecule discovery ve phase studies, repositioning of drugs in use against newly emerging diseases provides time ve cost savings. The host entry mechanism of LASV ve the proteins in its life cycle are critical targets for drug development studies. LASV has a negative-sense RNA genome consisting of two single-stranded segments known as S ve L. The S segment encodes both the nucleoprotein (NP) ve the precursor of the envelope glycoprotein complex (GPC). NP plays an important role in the LASV life cycle by binding with viral genomic ve antigenomic RNAs to form ribonucleoprotein (RNP) complexes known as nucleocapsids. These nucleocapsids interact with L polymerase ve are involved in both viral mRNA transcription ve viral genome replication. Therefore, NP was determined as the target protein in this study. Binding affinities of active molecules of FDA-approved drugs were determined by the docking simulation method at two critical regions at the N ve C termini in solved NP crystal structures. Drugs with the best binding affinity for both regions, with low side effects ve in widespread use were determined. The complex structures of these drugs with NP from the docking simulation analysis were examined in detail by molecular dynamics (MD) simulations. By MM/GBSA analysis, molecule-NP binding energies were calculated in detail, ve the amino acids to which the selected molecules were critically bound were determined by the in silico alanine-scanning method.