Nikotini metabolize eden CYP2A6 enziminin moleküler modelleme çalışmaları
Molecular modeling studies on nicotine metobolising CYP2A6 enzyme
Yazar: SEÇKİN FİKİRDEŞİCİ
Danışman: PROF. DR. VİLDAN ADAR
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Sigara içimi, günümüzde dünyada önlenebilir ölüm nedenlerinden biridir. Sigara içiminin neden olduğu hastalıklar solunum problemleri, kanser , kalp ve dolaşım sistemi bozuklarıdır. Günümüzde, yıllık yaklaşık 42 milyon kişi, sigaranın neden olduğu hastalıklardan ölmektedir.Tütünde bulunan bileşiklerden sigara bağımlılığına neden olan ana madde Nikotindir. Nikotin-bağımlı kişiler, beyindeki nikotin seviyesini aynı tutmak amacıyla sigara içerler. Nikotin-bağımlı kişileri tedavi etmek için kullanılan yaygın kullanılan farmakolojik yöntemler, Nikotin verme terapisi(NRT) ve Nikotin İçermeyen terapi(NNRT) dir. NRT nin genel kullanım şekilleri nikotin sakızı, deri bantları, ağız ve burun spreyleridir. NNRT yönteminde ise antidepresan Bupropion(zyban) ve Varenicline(Champix) kullanılmaktadır. NRT tedavisi çeşitli nedenlerden dolayı başarılı değildir.Nikotin, karaciğerde bulunan Sitokrom P450 enzimlerinden CYP2A6 tarafından metabolize edilir. CYP2A6 enzimi, nikotini biyolojik inaktif kotinine çevirir. Ayrıca, bu enzim tütündeki özel prokanserojen nitrosoaminlerin aktif akciğer kanserojenlere dönüşmesini sağlar.Sigara alışkanlığından kurtulmadaki yeni strateji, karaciğerde bulunan CYP2A6 enziminin aktivitesinin durdurulmasıdır. CYP2A6 enziminin inhibe edilmesi, hem sigara içme isteğinin azalmasını hem de prokanserojen maddelerin kanserojenlere dönüşmesini engeller. Günümüzde kullanılan CYP2A6 enzimini inhibe eden klinik ilaçlar Metoksalen, triptamin ve tranilsipromindir. Fakat, bunlar çok güvenilir değildir.Yaptığımız çalışmadaki temel amacımız, bilgisayar-destekli ilaç tasarım yöntemlerinden doking(kenetleme) yöntemini kullanarak sigara alışkanlığından kurtulmak için kullanılabilecek yeni potansiyel, oldukça spesifik ve seçici CYP2A6 inhibitörleri tasarlamaktır. Bu nedenle ilk olarak çalışmamıza uygun CYP2A6 enzim kompleksini bulabilmek için X-ışını yapısı bilinen beş CYP2A6 enzim-ligand kompleksi (PDB kodları; 1z11, 2fdu, 2fdv, 2fdw, 2fdy ) için tekli doking yapılmıştır. Tekli doking sonucunda en düşük sapma ( RMS ) ve en yüksek eşleşme skoru 2fdu pdb kodlu yapıdan elde edilmiştir. Bu nedenle 2fdu yapısı görsel taramada kullanılacak yapı olarak seçilmiştir.Çalışmamızın bir sonraki aşamasında metoksalen molekülü hedef seçilmiş ve ZINC kütüphanesi kullanılarak benzer ligandlar taranmıştır. Görsel ligand taraması sonucu bulunan benzer ligandlar CYP2A6 enzimi üzerine çoklu doking yöntemi ile yerleştirilmiştir. Uygun bulunan ligandlar yapılan çalışma sonrasında ortaya çıkan RMS ve yerleşme skoru değerleri göz önüne alınarak sıralanmıştır. Bu kısımda en düşük sapma ( RMS ) ve en yüksek eşleşme skoru değeri veren ligand ZINC01064377 kodlu ligand olduğu görülmüş ve bu ligandla birlikte yine uygun ilaç adayı olabilecek kadar iyi RMS ve eşleşme skoru veren 27 tane daha ligand bulunmuştur.Çalışma sonucunda bulunan bu ligandlar, ilaç tasarımındaki bir sonraki aşama olan deneysel çalışmaya geçmemizi sağlayacak ve uygun ligandları bulmak için deneysel yolla harcadığımız zamanı ciddi biçimde azaltacaktır.

Abstract:
Tobacco smoking is the single most preventable cause of death in the world today. The health consequences of smoking include respiratory, cardiovascular and cerebrovascular disorders and cancer. Currently, an estimated 4.2 million people die annually from tobacco-related diseases.Nicotine is the primary component of tobacco responsible for dependence on cigarette smoking. Nicotine-dependent individuals regulate their smoking to maintain nicotine levels in their brain. Nicotine replacement therapy(NRT) and non-nicotinic therapy(NNRT) are commonly used pharmacological approach for treatment nicotine dependence. Common forms of NRT include nicotine gum, transdermal patches, inhalers, lozenges and sprays but existing NRTs can fail for several reasons. On the other hand usage of NNRT is antidepressant Bupropion(zyban) and Varenicline(Champix). NRT is ineffective because of several reasons.Nicotine is metabolized into biologically inactive cotinine by the CYP2A6 enzyme in liver. This enzyme is also involved in the metabolic activation of tobacco-specific procarcinogenic nitrosoamines into active lung carcinogens.New strategies for smoking cessation are based on the inhibition of CYP2A6 activity in liver. Inhibiton of CYP2A6 would result not only decrease smoking behavior but also decrease in the activation of procarcinogens to carcinogens. Methoxsalen, tryptamine and tranylcpromine are clinically used drugs that inhibit the CYP2A6 but they are not safe.Our aim is to design new potent, more specific and selective CYP2A6 inhibitors for smoking cessation by using computer-aided drug design methods, such as docking. For this purpose, as a begining to find the suitable CYP2A6 enzyme complex we realised single docking to five CYP2A6 complexes (pdb codes; 1z11, 2fdu, 2fdv, 2fdw, 2fdy ) for those which X-ışını structure has been defined. As a result of single docking the lowest deviation ( RMS ) and the highest total score has acquired from the complex has a pdb code of 2fdu. That?s why 2fdu has been chosen as the complex which will be used at virtual screening.Methoxsalen has been chosen as a next step of our study and similar molecules has been searched by using ZINC Database. Ligands, which have founded after the virtual ligand screening, replaced into the CYP2A6 enzyme by docking method. Ligands has ranked by which showed the lowest deviation ( RMS ) and the highest total score. In this part ligand , which has a code of ZINC01064377, showed the lowest RMS and the highest total score. Addition to this ligand 27 ligands more has founded acceptable RMS value and the total score.The ligands , that has found after this study, will let us to pass experimental study which is next step of drug design and will noteworthily reduce time which we will spend to find suitable ligands experimentally.