Beta2-adrenerjik reseptöründe allosterik eşleşmenin moleküler dinamik simülasyonlarıyla araştırılması

Bu tezin amacı G-proteine bağlanan beta-2 adrenerjik reseptör proteininin (β2AR) hücre içine ve dışına bakan kısımları arasındaki allosteric eşleşmenin bütün kristalografik yapılarda eksik olan hücre içine bakan düğümü ICL3'ün varolduğu durumda incelenmesidir. Önceden, 1 μs'lik bir MD gidişizinin (Ozcan et al., 2013) gösterdiğine göre, ICL3'ün reseptörün altına sıkıca paketlenip G-protein bağlanma bölgesini kapatması ligand bağlanma bölgesinin genişlemesiyle ilişkilendirilmiştir. Bu çalışmada, kapalı ICL3'e sahip orjinal 1 s MD gidişizinin son konformasyonundan başlayan iki bağımsız 500 ns gidişizine göre, ICL3 daha çok G-proteinin bağlanma boşluğunu bloke edip, kararlı bir durum olan kapalı pozisyonu tercih ettiği gösterilmiştir. Ayrıca bu çalışmada, ICL3'ün açılması/kapanması ve ligand bağlanma bölgesinin sıkıştırılması/genişletilmesi arasındaki bu allosterik eşleşme, reseptörün ligand bağlanma bölgesine belirli uzaklık kısıtlamaları uygulayarak daha detaylı incelenmiştir. Bağlanma bölgesini oluşturan 3, 5, 6 ve 7. sarmallar üzerinde bulunan rezidüler arasına toplamda yedi uzaklık kısıtlaması getirilmiştir. Bu kısıtlandırmalar Ser203Oγ-Asp113Cγ, Ser204Oγ-Asp113Cγ, Ser207Oγ-Asp113Cγ, Asn293Cβ-Asp113Cβ, Phe289Cβ-Asp113Cβ, Asn312Cβ-Asp113Cβ, and Phe289Cβ-Asp312Cβ rezidü çiftleri arasında uygulanmıştır. Bağlanma bölgesini açık bir pozisyonda kısıtlandırmak ICL3'ü tamamen açık pozisyonundan kapalı bir pozisyona geçmeye zorlamıştır. Bağlanma bölgesini nispeten kapalı bir pozisyonda kısıtlandırmak ise ICL3'ü açık pozisyonu etrafında tutmuştur. Omurga atomlarına (sarmal 5 ve 3'te bulunan Ser207Cα-Asp113Cα rezidüleri arası) uygulanan ekstra bir uzaklık kısıtlandırması bağlanma bölgesinin açılmasını kolaylaştırıp, nispeten açık bir pozisyonda duran ICL3'ün kapanmasını hızlandırmıştır. Fakat, bağlanma bölgesini daraltmaya çalışmak ICL3'ün tamamen açılmasını sağlayamamıştır. Bu çalışma sayesinde, 5. ve 6. sarmalların hücre dışına bakan ligand bağlanma bölgeleri ile ICL3'ün de içinde olduğu hücre içine bakan bölgesi arasındaki allosterik eşleşme bir kez daha gösterilmiştir.