Hiv-1 glikoprotein 41 molekülünün aktif bölgesinin substrat-bağlayıcı alanının moleküler kenetlenme yöntemiyle araştırılması
Exploration of substrate-binding region of the active site of Hiv-1 glycoprotein 41 molecule using molecular docking methods
Yazar: ONUR ALTEN
Danışman: PROF. DR. VİLDAN ADAR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: HIV = HIV

Özet:
HIV'in hücreye giriş mekanizmasında etkin olan yapılardan birisi glikoprotein 41 molekülüdür. Bu glikoprotein HIV virüsünün konak hücreye girişinde etkin rol oynamaktadır. Glikoprotein 41 molekülünün bloke edilmesi sayesinde HIV virüsünün hücre içine girişi ve hücre içinde yayılmasına engel olunabilecektir.Bugüne kadar yapılan çalışmalarda HIV girişine yönelik keşfedilmiş ve satışa sunulmuş olan tek ilacın (Fuzeon) peptid yapılı olması ve dolayısıyla büyük molekül ağırlığına sahip olması ilacın oral yolla kullanımını engellemektedir. Ayrıca büyük peptid yapılı ilacın kullanım maliyetide yüksektir. Bu sebeplerden ötürü peptid yapılı olmayan, küçük ve gp 41 molekülünü hedef alan ilaçların geliştirilmesine ihtiyaç duyulmaktadır. Son zamanlarda yapılan çalışmalar, gp 41 molekülünün hidrofobik cep bölgesinin hedef bölge olabileceğini ve küçük moleküllerle etkileşebileceğini ortaya koymuştur.Protein data banktan (PDB) alınan bilgiler ışığında gp 41 ile ilgili 170 adet yapı olduğu görülmüştür (Gochin et al., 2010). Bu yapıların hiçbiri glikoprotein 41 molekülünün tam zincirini içermemektedir. Protein veribankasında yer alan gp 41 ile ilgili X-ışını yapıları gp 41'in NHR ve CHR bölgelerinden türetilen sentetik C-peptid ve N-peptid yapılara aittir. Gp 41 ile ilgili X-ışını yapılarından henüz hiçbiri gp 41'in küçük molekülle birlikte bulunduğu kristalize kompleks yapıyı bulundurmamaktadır.Yapılan çalışmanın ilk bölümünde moleküler kenetlenme yöntemi kullanılarak potansiyel HIV inhibitörü olan A12 ligandının farklı HIV gp 41 monomer, trimer ve pentamer yapılarıyla etkileşimi Autodock vina programı ile araştırılmıştır. Bunun için protein veribankasından alınan HIV gp 41 NHR yapılarından 2zzo monomer, 2q7c trimer, 2r5d trimer, 1aik ise hem trimer hem de pentamer olarak kullanılmıştır. Bu sayede A12 ligandının monomer, trimer ve pentamer yapılara bağlanma isteği ve bu yapılarla etkileşimi incelenmiştir. Hesaplamalar sonucunda A12 ligandının gp 41 NHR pentamer yapısı ile monomer ve trimer yapıya göre daha iyi etkileşim verdiği bulunmuştur.Çalışmanın ikinci aşamasında ise ZINC veritabanından görsel ligand taraması sonucunda elde edilen yeni yapıların en uygun gp 41 yapısı ile kenetlenme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. 210 ligandın sanal ligand taraması sonucunda tespit edilen ve yapısında pirol halkası içeren ilk 20 bileşiğin (ZINC 20030467, ZINC02301313, ZINC02936435, ZINC00636696 v.s kodlu) potansiyel HIV gp 41 inhibitörü olabileceği bulunmuştur.Yapılan hesaplamaların neticesinde elde edilen verilerin gelecekte tasarlanacak ve gp 41'in hidrofobik bölgesiyle etkileşim gösterecek yeni küçük ve potansiyel moleküllere katkı sağlaması beklenmektedir.

Abstract:
Glycoprotein 41 molecule has an important role entering HIV to a host cell since glycoprotein 41 is one of the effective structure in entry mechanism of HIV in to the cell. As a result of the blockade of the gp 41 natural outcome of entering and spreading of HIV in to a cell can be inhibited.Present studies show that the discovered and marketed only drug (Fuzeon) is a peptide structure and it has high molecular weight, therefore prevents orally usage of the drug. Also, the usage cost of this drug is high. Due to all these, non-peptide and targeted to gp 41 molecule drug is needed. Lately investigations show that the hydrophobic pocket area of gp 41 can be a target area for small molecule, thus can interact with small molecule.According to information from protein data bank (PDB), 170 structures would be observed as related to gp 41. None of these structures contain complete chain of gp 41. The X-ray structure related to gp 41 existing in protein data bank, are belong to synthetic C-peptide and N-peptide derived from the NHR and CHR regions of gp 41. None of the X-ray structures related to gp 41 exist the crystalline complex structure containing small molecule with gp 41.The first part of the made study, by using molecular docking method, potential HIV inhibitor of A12 interaction with different gp 41 monomer, trimer and pentamer structures with Autodock vina software were investigated. Hence, HIV gp 41 NHR structures taken from protein data bank were used 2zzo as monomer, 2q7c as trimer, 2r5d as trimer, 1aik as both trimer and pentamer. Thus, the binding affinity and interaction of A12 ligand with monomer, trimer and pentamer structures were examined. The result of calculation, A12 ligand gives better interaction with gp 41 NHR pentamer than the monomer and trimer.The second part of the made study includes that, new structures which are obtained from ZINC database and virtual ligand screening result, the molecular docking study with most appropriate gp 41 structure were actualized. After virtual ligand screening of 210 ligand, which containing pyrrole ring (ZINC 20030467, ZINC02301313, ZINC02936435, ZINC00636696 etc. code) were determined as potential HIV gp 41 inhibitors.The results obtained from this study will contribute for designing in future, interaction with gp 41 hydrophobic pocket, new small and potential molecules.