Protein katlanma yolaklarının engellenmesiyle kanser mekanizmasının inhibe edilmesi için Hsp70 substrat bağlanma bölgesine spesifik inhibitör dizaynı.
Designing specific Hsp70 substrat binding domain inhibitor for perturbing protei̇n folding pathways to inhibit cancer mechanism.
Yazar: KÜBRA AÇIKALIN COŞKUN
Danışman: PROF. DR. İSA GÖKÇE ; PROF. DR. YUSUF TUTAR
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Katlanmış proteinler = Folded proteins ; Kimyasal inhibitör = Chemical inhibitor ; Rekombinant protein üretimi = Recombinant protein production

Özet:
Hsp70 enfeksiyon, oksidatif stress, sıcaklık, yüksek ateş ve tümör oluşumu gibi çeşitli stres faktörlerinde bütün hücrelerde bu strese cevap olarak eksprese edilen moleküler bir şaperondur. Stres durumunda Hsp70 kendi protein  substratına bağlanarak şartlar düze-lene kadar agregasyon ve denaturasyona karşı onları stabilize eder. Hsp'ler onkogenezizde, tümör yayılımında ve kemotörapik ajanların direnç göstermesinde kat-kıda bulunur. Aşırı Hsp90 ve Hsp70 ekspresyonu birçok tümörün proliferasyonu ve sağ kalımıyla bağlantılıdır. Literatürde önemli bir yeri olan Hsp90 inhibisyonuna benzer bir yaklaşımla Hsp70'in ATP hidrolizi inhibisyon çalışmaları farklı araştırma grupları tara-fından çalışılmıştır ve Hsp70 inhibitörleri dizayn edilmiştir. Hsp70 ATP domaininin daha derin olması ve nükleotidin polar etkileşimlerle bağlanması nedeniyle dizayn edilen inhibitör ajanlarının ilaç gelişimi için klinik denemelere uygun olmadığı belirlenmiştir. Aynı zamanda bugüne kadar yapılan substrat bağlanma domaini (SBD) inhibitörleri kısa peptitlerden oluşmaktadır. Benzer şekilde bu yapılar da ilaç dizaynı için uygun değildir. Bu nedenle insan Hsp70 inhibitörleri geliştirmek ayrıca biyouyumlu ilaç benzeri madde kriterlerini sağlamak için, çalışmamız Hsp70'in SBD üzerine yoğunlaşmıştır.
Çalışmamızda Hsp70 SBD inhibitörü olan PES'den yola çıkılarak bir inhibitör (KBR1307) tasarlandı ardından Hsp70 ve koşaperonlarla yapılan moleküler simülasyon çalışmalarıyla bağlanma enerjileri ve inhibisyon katsayıları belirlendi. In-vitrodeneylerlefarklı insan kanser hücre hatlarında anti kanser etkisi belirlendi. Saflaştı-rılan Hsp70 proteini ile dizayn edilen inhibitör varlığında ve yokluğunda biyokimyasal deneyler yapıldı. Tüm bu deneyler PES inhibitörü kontrol alınarak gerçekleştirildi. Bu-lunan sonuçlar KBR1307 inhibitörümüzün umut vaad eden bir inhibitör olduğunu ve PES'e göre çok daha etkin olduğunu gösterdi.

Abstract:
Hsp70 is a chaperone which is expressed in all cells as stress response such as infection, oxidative stress, temperature, high fever, and tumor formation. During stress, Hsp70 binds to its substrate protein to stabilize it against aggregation and denaturation till ambient conditions are established. Hsps involved in oncogenesis, tumor invasion, and resistance of chemotherapic agents. It is believed that cancer cells overexpress proteins due to their unnatural growth rate. Overexpression of Hsp90 and Hsp70 are correlated with several tumor proliferation and cell survival. Therefore, recently Hsps become important targets in cancer therapy. Hsp70's ATP hydrolysis inhibition were studied by different research groups in a similar fashion with that of Hsp90 and Hsp70 inhibitors were designed. Designed inhibitor agents were not find suitable for clinical trials since Hsp70 ATP domain is deeper and nucleotide binds to the cavity with polar interactions. Meanwhile, all designed inhibitors for substrate binding domain (SBD) were peptide based. By the same token, these molecules were not proper for drug design. For this reason to develop human Hsp70 inhibitor under bioavailable drug-like criteria, this work focused on Hsp70's SBD. The work designed an inhibitor (KBR1307) by using PES as template and then, binding constants and inhibition constants were determined for Hsp70 and its co-chaperonesin silico. In vitro experiments were performed at different cancer cell lines to determine the inhibitor anticancer effects. Biochemical experiments were performed with purified Hsp70 protein in the presence-absence of designed inhibitor. All these experiments performed with PES control. The results provide that KBR1307 is a promising inhibitor and has better activity compared to PES.