Understanding the impact of phosphorylation and membrane on structure and dynamics of ras by means of molecular dynamics simulations
Tezin Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: İstanbul Medipol Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, BİYOMEDİKAL MÜHENDİSLİĞİ ANABİLİM DALI, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2021
Tezin Dili: İngilizce
Öğrenci: METEHAN İLTER
Danışman: ŞENSOY Özge
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:RAS protein ailesi, belirli hücresel sinyal kaskadlarını başlatarak hücre çoğalması, büyümesi, hayatta kalması, göçü ve farklılaşması gibi önemli hücresel fonksiyonların düzenlenmesinden sorumludur. Bu bağlamda, RAS proteinlerinin anormal aktivasyonu, RAS protein ailesinin aracılık ettiği sinyal kaskadlarının aktivasyonunu anormal şekilde tetikleyerek sağlıklı hücrelerin malignitelere dönüşmesine neden olur. Gerçekten de, RAS protein ailesinde görülen aktive edici mutasyonlar, çeşitli kanser türlerine neden olmaktadır. Bu sebeple, RAS protein ailesi, antikanser ilaç geliştirme çalışmalarında sıklıkla hedeflenmektedir. Öte yandan, RAS proteinlerinin sığ yüzeyi ve guanozin trifosfat (GTP) ve guanozin difosfat (GDP) olan endojen ligandların pikomolar bağlanma afiniteleri nedeniyle, protein yüzeyi ile stabil bir şekilde etkileşime girebilen ve klinikte kullanılmaya başlanmış terapötik bir molekül henüz geliştirilmemiştir.. Yıllar geçtikçe, posttranslasyonel modifikasyonların RAS fonksiyonu üzerindeki etkisi aydınlatılmıştır. Özel olarak, tirozin rezidüsünün Src kinaz tarafından fosforillenmesinin H-RAS ve N-RAS izoformlarının RAF'a karşı olan duyarlılığını azalttığı ve kendi içsel GTPaz aktivitesini arttırdığı gösterilmiştir. Fosforillenme, ailenin bir diğer üyesi olan K-RAS4B'nin, içsel GTPaz aktivitesinin azalmasına neden olurken, H-RAS'a benzer olarak, RAF bağlanmasını engellemektedir. Bu tez çalışması kapsamında, yabanıl tip (H-RASWT), H-RASG12D ve K-RAS4BG12D proteinlerinin yapı ve dinamiği ile tirozin rezidüsü üzerinden gerçekleşen fosforillenmenin yabanıl H-RAS ve K-RAS4B (K-RAS4BWT)'ın yapı ve dinamiği üzerindeki etkisi atomistic moleküler dinamik simülasyonları vasıtasıyla incelenmiştir. Daha sonra, moleküler dinamik simülasyonları ile elde edilen mutant proteinlere ait yörüngeler, yörüngelerde, en sık örneklenen konformasyonu belirlemek için kümelenmiştir. Ardından, mutant proteinlerin yapı ve dinamiklerini, fosforillenmiş proteinlerinkine benzetebilen ̧ molekülleri tanımlamak için topluluk-tabanlı sanal tarama gerçekleştirilmiştir. Bunun için ZINC15, DrugBank, DrugCentral, BindingDB, NCGC ve CHEMBL veri bankalarından alınan toplamda 33.606 molekül taranmıştır. Sonuç olarak, H-RAS'ın ve K-RAS4B'nin her biri için 10 molekül olmak üzere, toplamda 20 molekülün, mutant proteinlerin dinamik özelliklerini fosforillenmiş proteininkine benzetebildiği gösterilmiştir. Son olarak, hücre zarının mutant proteinlerin su ortamında en sık örneklenen konformasyonlarını da etkileyebileceği gösterilmiştir. Bu sebeple, yakın gelecekte RAS proteinlerinin, farnesillenmiş ve membrana bağlı halleri gibi ara durumlarının da topluluk-tabanlı sanal taramaya tabi tutulup daha selektif moleküllerin geliştirilebileceği düşünülmektedir.