Hedefe dayalı sanal tarama yöntemleri ile yeni allosterik shp-2 inhibitör adaylarının keşfi ve biyolojik etkinliklerinin araştırılması
Discovery of novel allosteric shp-2 inhibitor candidates by structure-based virtual screening methods and investigation of their biological activities
Yazar: MİNE İSAOĞLU
Danışman: PROF. DR. MEDİNE GÜLLÜCE
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Allosterik öğrenme = Allosteric learning ; Doğal kaynaklar = Natural resources ; Meme neoplazmları = Breast neoplasms ; Peptidler = Peptides ; İnhibitör = Inhibitor

Özet:
Amaç: Bu çalışmada, potansiyel antikanser ajanlar olarak yeni allosterik SHP-2 inhibitörlerinin in silico ilaç tasarım teknikleriyle modellenmesi ve bunlar arasından bazı doğal bileşiklerin in vitro biyolojik etkilerinin literatürde ilk kez araştırılması amaçlanmıştır.
Yöntem: Çalışma iki temel aşamadan oluşmaktadır. İlk aşamada, 250,000'den fazla kimyasal yapı içeren Ulusal Kanser Enstitüsü (NCI) kütüphanesinden "3 adet doğal peptit", yapı ve ligant temelli ilaç tasarımı tekniklerinin bir arada uygulandığı çok adımlı tarama ve filtreleme yaklaşımları kullanılarak yeni potansiyel allosterik inhibitörler olarak tanımlanmıştır. İkinci aşamada ise in vitro testler kapsamında bu bileşiklerin SHP-2 inhibisyon aktiviteleri, 24, 48 ve 72. saatlerde MCF-7 meme kanseri hücreleri üzerindeki selektif sitotoksik-antiproliferatif etkileri ve genotoksik özellikleri belirlenmiştir.
Bulgular: Çalışma sonucunda, yeni allosterik inhibitör adayları 0,021-1,329 μM aralığındaki IC50 değerleriyle SHP-2'nin enzimatik aktivitesini inhibe etmiştir. NSC523374 (L-histidil-L-histidin; H-His-His-OH) (IC50: 1,83 μM ve SI≥ 134,3) ve NSC374121 (L-histidil-L-tirozin; H-His-Tyr-OH) (IC50: 6,13 μM ve SI: 3,7)'in 48. saatte MCF-7 hücrelerine karşı çok güçlü ve seçici bir sitotoksik-antiproliferatif etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca bu bileşiklerin en yüksek uygulama dozunda dahi genotoksik etkilerinin olmadığı ortaya konulmuştur.
Sonuç: Çalışmada elde edilen bulgular, bu araştırma kapsamında yeni ve güçlü allosterik SHP-2 inhibitörleri olarak rapor edilen imidazol içeren doğal kaynaklı dipeptitlerin, SHP-2 aşırı eksprese eden meme kanserinin tedavisi için umut verici antikanser ilaç adayları olabileceğini göstermektedir.

Abstract:
Purpose: In this study, it was aimed to model novel allosteric SHP-2 inhibitors as potential anticancer agents by in silico drug design techniques and to investigate in vitro biological effects of some natural compounds among them for the first time in the literature.
Method: The study consists of two main stages. In the first stage, "3 natural peptides" from the National Cancer Institute (NCI) library containing more than 250.000 chemical structures were identified as novel potential allosteric inhibitors using multi-step screening and filtering approaches in which structure- and ligand-based drug design techniques were applied together. In the second stage, SHP-2 inhibitory activities, selective cytotoxic-antiproliferative effects on MCF-7 breast cancer cells at 24, 48 and 72 hours, and genotoxic properties of these compounds were determined within the scope of in vitro assays.
Findings: As a result of the study, novel allosteric inhibitor candidates inhibited the enzymatic activity of SHP-2 with IC50 values in the range of 0.021-1.329 μM. NSC523374 (L-histidyl-L-histidine; H-His-His-OH) (IC50: 1.83 μM and SI≥ 134.3) and NSC374121 (L-histidyl-L-tyrosine; H-His-Tyr-OH) (IC50: 6.13 μM and SI: 3.7) were determined to have a highly potent and selective cytotoxic-antiproliferative effect against MCF-7 cells at 48 hours. Additionally, it has been demonstrated that these compounds do not have genotoxic effects even at the highest application dose.
Results: The findings of the study indicate that imidazole-containing dipeptides of natural origin, which are reported as novel and potent allosteric SHP-2 inhibitors within the scope of this research, may be promising anticancer drug candidates for the treatment of SHP-2-overexpressing breast cancer.