Rekombinant olarak üretilecek Helicobacter pylori Fabl'nın ilaç hedefi olarak değerlendirilmesi
Evaluation of recombinant Helicobacter pylori Fabl as a drug target
Yazar: RECEPCAN ATLI
Danışman: PROF. DR. DİLEK TURGUT BALIK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı / Biyomühendislik Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering

Özet:
Helicobacter pylori gram negatif bir bakteridir ve peptik ülser, kronik gastrit, gastrik marjinal bölge/mukoza ile ilişkili lenfoid doku lenfoması ve mide kanseri gibi hastalıklardan sorumludur. Dünya Sağlık Örgütü tarafından yeni antibiyotiklerin geliştirilmesi için öncelikli patojenler listesi yayınlanmıştır ve H. pylori bu listede yüksek risk kategorisinde yer almaktadır. Dolayısıyla H. pylori'nin tedavisi için yeni ilaçların geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Bakterilerde yağ asidi sentezi, FASII sisteminin enzimleri tarafından katalize edilir. FabI, FASII sisteminde hız sınırlayıcı bir enzimdir ve uzama döngüsünün son aşamasını katalize eder. FASII yolağı insan konakçıda mevcut olmadığından, bu yolaktaki enzimler ve bunların inhibitörleri, bakteriyel enfeksiyonlar için yeni ilaç adaylarının keşfi için popülerlik kazanmıştır.

Bu tez kapsamında, H. pylori FabI'nın rekombinant olarak üretilmesi ve moleküler yanaştırma temelli sanal tarama çalışmaları ile yeni potansiyel inhibitör adaylarının belirlenmesi amaçlanmıştır. H. pylori ATCC 700824 soyundan genomik DNA izolasyonu gerçekleştirilmiş ve bağlanma sıcaklığının değiştirilmesi, farklı enzim çeşitlerinin kullanılması ve reaksiyona katkı maddeleri eklenmesi gibi PCR optimizasyonları ile FabI geninin amplifikasyonu sağlanarak pGEM®-T Easy vektör sistemine klonlanmıştır. H. pylori için Klaritromisin ve AFN-1252 ile Minimum İnhibisyon Konsantrasyon (MİK) çalışmaları gerçekleştirilmiştir ve Klaritromisin için MİK değeri 64 μg/mL olarak belirlenmiştir. Eş zamanlı olarak moleküler yanaştırma çalışmaları ile en iyi sonuç gösteren L1, L2, L3, L4 ve L5 bileşikleri in silico olarak değerlendirilmiştir ve XP GScore'ları - 12.375 kcal/mol ile -11.691 kcal/mol arasında değişmektedir.

Tez çalışması kapsamında elde edilen bütün bu sonuçlar, FabI'nın Helicobacter pylori için potansiyel ilaç hedefi olarak değerlendirilmesinin etkisini artırarak, HpFabI'nın rekombinant olarak üretilmesine ve in silico sonuçlar dahilinde elde edilen bileşiklerin in vitro çalışmalarının gerçekleştirilmesine yardımcı olacak ve FabI bu enfeksiyonun tedavisinde değerlendirilmek için kullanılabilecektir.

Abstract:
Helicobacter pylori is a gram-negative bacterium responsible for diseases such as peptic ulcer, chronic gastritis, gastric marginal region/mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma, and gastric cancer. The list of priority pathogens for the development of new antibiotics has been published by the World Health Organization, and H. pylori is in the high-risk category in this list. Therefore, there is a need to develop new drugs for the treatment of H. pylori. Fatty acid synthesis in bacteria is catalyzed by the enzymes of the FASII system. FabI is a rate-limiting enzyme in the FASII system and catalyzes the final step of the elongation cycle. Since the FASII pathway is not present in the human host, enzymes in this pathway and their inhibitors have gained popularity for the discovery of new drug candidates for bacterial infections.

This thesis aims to produce H. pylori FabI recombinantly and identify new potential inhibitor candidates by molecular docking-based virtual screening studies. Genomic DNA was isolated from the H. pylori ATCC 700824 strain and cloned into the pGEM®-T Easy vector system by amplifying the FabI gene with PCR optimizations such as changing the annealing temperature, using different enzyme types and adding additives to the reaction. Minimum Inhibition Concentration (MIC) studies were performed with Clarithromycin and AFN-1252 for H. pylori and the MIC value for Clarithromycin was determined as 64 µg/mL. L1, L2, L3, L4 and L5 compounds that showed the best results with simultaneous virtual screening-based molecular docking studies were evaluated as in silico and their XP GScores ranged from - 12.375 kcal/mol to -11.691 kcal/mol.

All these results obtained within the scope of the thesis may increase the effect of evaluating FabI as a potential drug target for Helicobacter pylori, helping to produce HpFabI recombinantly and to perform in vitro studies of the compounds obtained within in silico results. FabI may be used for evaluation in the treatment of this infection.