Güncel viral enfeksiyonlara karşı antiviral ilaç keşfi için moleküler kenetleme çalışmaları
Molecular docking studies for novel antiviral drug discovery againts current viral infections
Yazar: SEVİM KARAKAŞ
Danışman: PROF. DR. EMİNE ŞEKÜRE NAZLI ARDA ; PROF. DR. ÖMÜR BAYSAL
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics
Dizin: Antiviral ajanlar = Antiviral agents ; COVID 19 = COVID 19 ; COVID 19 aşıları = COVID 19  vaccines ; Moleküler biyoloji = Molecular biology ; İnfluenza virüs = Influenza virus

Özet:
Viral enfeksiyonlar günümüzün önemli sağlık sorunları arasında yer almaktadır. İnfluenza virüsleri ve koronavirüsler gibi akut solunum yolu hastalıklarından sorumlu virüsler yüksek bulaşıcılıkları nedeniyle hızla yayılarak pandemi ve epidemilere yol açmaktadır. Virüs genomundaki mutasyonlara bağlı olarak mevcut olanların etkisiz kalması nedeniyle yeni aşılar ve ilaçlar geliştirilmelidir. Günümüzde bilgisayar destekli ilaç tasarımı klasik ilaç geliştirme süreçlerine farklı bir boyut ve hız kazandırmıştır.  
Bu tez kapsamında, influenza ve SARS-CoV-2 virüslerine karşı geleneksel kullanım için önerilen fitokimyasallardan hangisinin etkili olduğunu keşfetmek amacıyla in silico moleküler kenetleme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. 
İnfluenza virüsleri, İstanbul Tıp Fakültesi, Temel Tıp Bilimleri Bölümü, Tıbbi Mikrobiyoloji Anabilim Dalı, Viroloji ve Temel İmmünoloji Laboratuvarından, ilgili hastalardan onam formu alınarak temin edilmiş ve genomları dizilenmiştir. Dizileme sonuçları kullanılarak influenza virüsünün hemaglutinin (HA) ve nöraminidaz (NA) proteinleri Swiss MODEL çevrimiçi platformunda modellenmiş ve reseptör protein olarak kullanılmıştır. SARS-CoV-2'nin reseptör proteinleri olan ana proteaz (Mpro), nükleokapsit proteini RNA bağlanma domeni ve spike proteininin 3 boyutlu yapısı, Yapısal Biyoinformatik için Araştırma İşbirliği Protein Veri Bankasından (RCSB PDB) elde edilmiştir. 
Çalışmada ligand olarak grip tedavisi için önerilen 172 fitokimyasal seçilmiştir. Fitokimyasalların 3 boyutlu yapısı PubChem veri tabanından elde edilmiştir. Moleküler kenetleme çalışması AutoDock Vina programı kullanılarak yapılmış, sonuçlar Python Molecular Viewer (PMV) programı ile görüntülenmiştir.
Sonuç olarak, virüsle moleküler etkileşimi güçlü ve spesifik olan ve viral enfeksiyonları tedavi etme potansiyeli en yüksek fitokimyasallar belirlenmiştir. Buna göre kaulofilogenin, asiatik asit, karyofilen asetat, glabridin, krisin ve apigenin SARS-CoV-2 virüsüne yüksek ve spesifik bağlanma afinitesi gösterirken, glabridin, spinosin A aglikonu, hedragonik asit, D vitamini analogları, kroman-4-on türevleri ve liquiritigenin, influenza A virüsüne benzer afinite gösterdi. Bu fitokimyasallar, influenza ve COVID-19 enfeksiyonlarına karşı antiviral ilaçlar olarak geliştirilebilir. 
Bu çalışmada elde edilen veriler, bu fitokimyasal ligandların gelecekte in vitro, in vivo ve klinik çalışmalar sonrasında antiviral ilaçlar olarak kullanılabilirliğini değerlendirmek için önemli temel bilgiler sunmaktadır.

Abstract:
Viral infections are among the important health problems of today. Viruses responsible for acute respiratory diseases, such as influenza viruses and coronaviruses spread rapidly due to their high contagiousness, causing pandemics and epidemics. New vaccines and drugs should be developed because of the ineffectiveness of the existing ones depending on mutations in the virus genome. Today, computer-aided drug design has brought a different dimension and speed to the classical drug development processes.
Within the scope of this thesis, in silico molecular docking studies were carried out to discover which of the phytochemicals recommended for conventional use is effective against influenza and SARS-CoV-2 viruses.
Influenza viruses were obtained from the Istanbul Faculty of Medicine, Department of Basic Medical Sciences, Department of Medical Microbiology, Virology and Basic Immunology Laboratory by obtaining consent from the relevant patients and their genomes were sequenced. According to genome sequence of hemagglutinin (HA) and neurominidase (NA), 3D structure of these proteins has been modelled via Swiss MODEL on-line platform and used as receptor protein. The 3D structure of the main protease (Mpro), nucleocapsid protein RNA binding domain and spike protein, which are the receptor proteins of SARS-CoV-2, were obtained from the Research Collaboratory for Structural Bioinformatics Protein Data Bank (RCSB PDB).  
In the study, 172 phytochemicals recommended for the treatment of flu were selected as ligands. The 3D structure of phytochemicals was obtained from PubChem database. Molecular docking study was carried out using AutoDock Vina program, and results were displayed with Python Molecular Viewer (PMV) program.
As a result, phytochemicals with strong and specific molecular interaction with the virus and the highest potential to treat viral infections were determined. Accordingly, kaulophylogenin, asiatic acid, caryophyllene acetate, glabridin, chrysin and apigenin indicated high and specific binding affinity to SARS-CoV-2 virus, while glabridin, spinosin A aglycone, hedragonic acid, vitamin D analogs, chroman-4-one derivatives and liquiritigenin exhibited similar affinity to influenza A virus. These phytochemicals could be developed as antiviral drugs against influenza and COVID-19 infections.
The data obtained in this study provide important basic information to evaluate the utility of these phytochemical ligands as antiviral drugs in the future following in vitro, in vivo, and clinical studies.