Ace2 reseptörünün tahmini mutasyon noktalarının ve etkilerinin in silico olarak belirlenmesi
In slico determination of predicted mutation points and effects of the Ace receptor
Yazar: EMRE AKTAŞ
Danışman: PROF. DR. NEHİR ÖZDEMİR ÖZGENTÜRK
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Anjiyotensinler = Angiotensins ; Biyoinformatik = Bioinformatics ; Mutasyon = Mutation

Özet:
Bir metalopeptidaz çeşidi olan Anjiyotensin dönüştürücü enzim 2 (Ace2 ); 2019 yılının sonunda Çinde ortaya çıkmış ,tüm dünyaya yayılmış ve şiddetli akut solunum yolu sendromu koronavirüs 2'nin (SARS-COV-2) neden olduğu salgında SARS-COV-2'nin    konak hücreye girip replike olmasında kritik rol oynamıştır. Bu nedenle pandemiyle birlikte Ace2 üzerine yapılan çalışmalar oldukça hız kazanmış olsa da özelikle üst solunum rahatsızlıklarında, böbrek yetmezliğinde, tansiyon ve kardiyovasküler sistemlerde de çok önemli görevler üstlendiği literatürde belirtilmiştir. Birçok hastalıkta oldukça kritik rolü bulunan bu reseptörün yapısını oluşturan amino asitlerin; bulundukları pozisyonların, olası mutasyon/ delesyonlarda Ace2 reseptörünün kimyasal ya da fiziksel olarak nasıl etkileneceğine dair literatürde çok kısıtlı çalışmalar yapıldığı tespit edildi. Biyoinformatik araçlar kullanılarak Ace2'yi oluşturan  amino asitler üzerine  in silico ortamda kapsamlı bir çalışma yapılarak olası değişikliklerin etkilerinin gösterilmesi hedeflenmiştir. Ace2'nin amino asit düzeyinde FASTA'sı kullanılmıştır. Ace2'nin yapısının düzensizliğe  ve yapılanmasında hangi  bölgelerin(pozisyon) rol oynadığı disEMBL aracı tarafından tahmin edildi ve bu tahmin edilen bölgeler tek tek olası mutasyonlar ve delesyonlara maruz bırakılmıştır.  
G104 ve L108 pozisyonlarının; Protein Varyasyon Etkisi Analiz (PROVEAN)  aracıyla Ace2'nin biyolojik aktivite fonksiyonunda,  I-Mutant2.0 ile Ace2'nin stabilitesinin değişiminde,  HOPE aracıyla Ace2'nin fiziksel (boyut, yük ve  hidrofobiklik) değişimlerinde, ExPASyProtParam ile Ace2'nin fiziko-kimyasal parametreleri etkilemesinde, HDOCK aracıyla Ace2'nin- Korona Virüsün yüzey proteiniyle(spike) kenetlenme(docking) skorların değişimlerinde etkili olabilceği valide edildi. Valide edilen bu pozisyonların korunmuş bölgeye ait olmadığı da ConSurf Server tarafından tahmin edilmiştir. G104 ve L108 pozisyonlarındaki olası Ace2 rekombinant adayları olması durumunda alerjen özellikleri de AllerTOPv.2.0   tarafından tahmin edilmiş ve alergen olmadıkları belirlenmiştir. Bu tezdeki sonuçların;  üst solunum rahatsızlıklarında önemi artan farklı rekombinant Ace2 adayların belirlenmesinde,  ACE2-spike etkileşiminin daha da detaylandırılmasında, Ace2'nin kritik rol oynadığı hastalıklara yönelik çalışmalara olumlu yönde katkı sağlayacak bir kaynak olacağı düşünülmektedir. İleriki çalışmalarımızda bu validasonların in vitro ortamında kanıtlnmasıda düşünülmektedir.

Abstract:
Angiotensin-converting enzyme 2 (Ace2 ), a type of metallopeptidase; played a critical role in the replication of SARS-COV-2 in the host cell in the epidemic caused by severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-COV-2), which emerged in China at the end of 2019, spread all over the world. For this reason, although the studies on Ace2 have gained speed with the pandemic, it has been stated in the literature that it plays a very important role, especially in upper respiratory diseases, kidney failure, blood pressure, and cardiovascular systems. The amino acids that make up the structure of this receptor, play a critical role in vital events; It has been determined that very limited studies have been carried out in the literature on how their positions will affect the Ace2 receptor chemically or physically in possible mutations/deletions. By using bioinformatics tools, it is aimed to add a new study to these limited studies with a very comprehensive study on the amino acids that make up Ace2 in the In Silico environment. Based on Ace2's FASTA at the amino acid level, this FASTA was used in all bioinformatics tools. Regions predicted by the disEMBL tool to play a role in disorder/unstructured regions of the structure of Ace2 were individually exposed to possible mutations and deletions. G104 and L108; The effect of Protein Variation Analysis (PROVEAN) on the biological activity function of Ace2, the change of the stability of Ace2 with I-Mutant2.0, the physical (size, charge, and hydrophobicity) changes of Ace2 with the HOPE tool, the Physico-chemical changes of Ace2 with ExPASyProtParam It was validated by HDOCK tool that Ace2-Corona Virus can be effective in the changes of docking scores with the surface protein (spike) in affecting the parameters. It was estimated by ConSurf Server that these validated positions do not belong to the protected area. In the case of possible Ace2 recombinant candidates at positions G104 and L108, their allergenic properties were also predicted by AllerTOPv.2.0 and they were determined to be non-allergenic. The results of this study; It is thought that it will be a resource that will contribute positively to studies on diseases in which Ace2 plays a critical role, in identifying different recombinant Ace2 candidates, which have increased importance in upper respiratory diseases, and in further detailing the Ace2-spike interaction. It is also considered that these validations will be proven in vitro in our future studies.