IRE1-JNK yolağı protein-protein ve protein-ligand etkileşimlerinin moleküler dinamik simülasyon yöntemiyle araştırılması

IRE1-JNK yolağı Endoplazmik Retikulum (ER) stresine karşı hücrenin yanıt verdiği en güçlü sinyal yolağıdır. Hipoksi gibi koşullarda aşırı ER stresine bağlı olarak bu yolak üzerinden apoptotik mekanizma tetiklenerek hücre ölümü meydana gelmektedir. Kardiyovasküler hastalıklarda hücreler aşırı ER stresine maruz kalabilmekte ve apoptoza bağlı hücre ve doku kaybı meydana gelebilmektedir. Kardiyovasküler hastalıklarda etkili Statin, ACE İnhibitörleri, Anti-Aritmik İlaçlar ve Flavonoid'lerin IRE1-JNK yolağı üzerindeki IRE1, ASK1 ve JNK1 ile etkileşimi tam olarak bilinmemektedir. Ayrıca IRE1-JNK yolağının en önemli başlatıcı ya da durdurucu faktörü olan BİP-IRE1LD bağlanması bilinmesine karşın bağlanmanın moleküler mekanizması tam olarak aydınlatılamamıştır. Çalışmamızda kardiyovasküler hastalıklarda etkili etken maddeler ve Flavonoid'lerin kendi etkileri dışında IRE1-JNK yolağının inhibisyonunda rol oynayıp oynamadıklarını belirlemek amacıyla IRE1, ASK1 ve JNK1 ile etkileşimleri moleküler kenetleme, moleküler dinamik simülasyon ve serbest enerji hesaplamalarıyla araştırıldı. Ayrıca BİP'in konformasyonel dinamiği ve BİP-IRE1LD etkileşiminin moleküler mekanizmasını aydınlatmak hedefiyle moleküler dinamik simülasyon ve serbest enerji hesaplamaları yapıldı. Olası BİP-IRE1LD bağlanma paternlerini belirlemek amacıyla iri taneli model ve kübik oryantasyonda moleküler dinamik simülasyonlar gerçekleştirildi. Yaptığımız çalışmada BİP'in yüksek esneklikteki SBDα alt domaininin kısa süreli burkulması ve tekrar eski durumuna dönmesi sonucu serbest enerji yüzeyinde minima meydana geldiği gözlendi. Bağlanma konformasyonu bilinen farklı büyüklük ve esneklikte olan Ddi1 ubikuitin benzeri (UBL) domaini-ubikuitin kompleksi (2MWS), ubikuitin-USP2 kompleksi (2HD5), kimerik SDZ CHI621'in fab fragmenti (1MIM) ve Sil1-BİP komplekslerinin (3QML) bağlanma paternini iri taneli kübik oryantasyon yaklaşımı ile doğru tahmin etmek için istatistiksel olarak ROC eğrisi ile hesaplandığında F-değeri ve doğruluğu (ACC) 0,88 olarak ölçüldü. AUROC değeri ise 0,94 olarak belirlendi. BİP-IRELD etkileşiminin olası bağlanma paternleri taneli kübik oryantasyon yaklaşımı ile araştırıldığında, IRE1LD'in 4. bölgesi içinde yer alan düzensiz domainin BİP-NBDIIβ açık formunun kapalı forma göre daha yüksek afinite ile bağlandığı ayrıca BİP-SBDα alt domainin bağlanmada direkt rol oynadığı gözlendi. IRE1, ASK1 ve JNK1 ile kardiyovasküler hastalıklarda kullanılan etken maddeler ile Flavonoid'lerin etkileşimlerinin araştırıldığı bu çalışamada proteinlerin fosforilasyonunun inhibisyonunda Statinler'in en etkili moleküller olabileceği gözlendi. Ayrıca yaptığımız Umbrella Örnekleme Serbest Enerji Hesaplamlarında Statin'lerden Atorvastatin ve Pitavastatin ile Flavonoid'lerden Norizalpin, Chrysin ve Luteolin'in yüksek ortalama kuvvet potansiyelleri ile IRE1-JNK yolağının inhibisyonunda güçlü aday moleküller olabileceği gösterildi. Yaptığımız bu çalışmalar ile belirlenen BİP-IRE1LD bağlanma paterninin BİP ve IRE1LD hedefli ileri teröpatik çalışmalara ışık tutacağı, İri taneli kübik oryantasyon yaklaşımının hızlı ve kolay kullanımı için algoritmalar yazılarak yüksek esneklikteki protein-protein etkileşimlerinin belirlenmesinde kullanımının faydalı olabileceği ve IRE1-JNK yolağı etken madde etkileşimleri sonucu elde edilen veriler ışığında Statinler üzerinden geliştirilerek etken türev maddelerin ER stresi kaynaklı apoptozun önlenmesinde etkili olabileceğine inanmaktayız. Bu araştırmada yer alan kısmi nümerik hesaplamalar TÜBİTAK ULAKBİM, Yüksek Başarım ve Grid Hesaplama Merkezi'nde (TRUBA kaynaklarında) gerçekleştirilmiştir.