Memeli sirkadiyen saatinde kriptokromu stabilize eden küçük moleküllerin keşfi ve karakterizasyonu

Sirkadiyen saat mekanizması neredeyse bütün canlılarda bulunur ve uyku-uyanıklık döngüsü, metabolizma, vücut sıcaklığı gibi birçok fizyolojik sürecin günlük ritminin korunmasında görev alır. Memelilerde sirkadiyen saat mekanizması organ ve dokularda içsel olarak bulunmakla beraber hipotalamusta bulunan suprakiazmatik çekirdek (SCN) tarafından senkronize edilir. Fizyolojik süreçlerin birçoğunun sirkadiyen saat ile bağlantılı olmasından dolayı, birçok çalışmanın da gösterdiği üzere, biyolojik saatin bozulması bazı hastalıklara yol açabilmektedir. Moleküler düzeydeki sirkadiyen saat mekanizması transkripsiyonel – translasyonel geribildirim döngülerinden oluşur. Merkezdeki döngüde BMAL1 ve CLOCK transkripsiyon faktörleri heterodimer oluşturarak Cry1/2 (Cryptochrome) ve Per1/2 (Period) genlerinin ekspresyonunu etkinleştirir. Daha sonra CRY ve PER proteinleri bir kompleks oluşturarak çekirdeğe geri dönerler ve burada BMAL1:CLOCK kompleksinin aktivitesini baskılayarak kendi ekspresyonlarını da baskılarlar. CRY1 ve CRY2 proteinlerinin degredasyonu ve stabilitesi SCF-FBXL3 ve SCF-FBXL32 ubikitin ligazları tarafından ayarlanır. CRY proteinlerinin stabilitesi önemlidir; çünkü sirkadiyen ritmin periyodunu ve genliğini değiştirebilir ve böylece metabolizmayı etkileyebilir. Bu tezin amacı CRY proteinlerinin stabilitesini arttıran küçük molekül ilaçların taranarak tip 2 diyabet tedavisinde kullanılmak üzere belirlenmesidir. Glikoz metabolizması diğer birçok mekanizma gibi sirkadiyen saat mekanizmasının kontrolü altındadır. Tip 2 diyabet veya diğer glikoz mekanizması bozuklarının tedavisinde kullanılmak üzere küçük molekül ilaçların keşfi için glukoneogenez yolağına odaklanılabilir. CRY1 protein seviyesi artışının etkisiyle glukagona bağlı glukoneogenezin inhibe edildiği önceki çalışmalarda görülmüştür. Bu inhibisyonun nedeni CRY1'in G proteininin α alt ünitesine bağlanarak GPCR'a bağlı cAMP artışının engellenmesidir. CRY proteininin stabilizörlerinin belirlenmesi için laboratuvarımızda daha önceden yaklaşık 2 milyon küçük molekül bilgisayar ortamında taranmıştır. Bu taramada moleküllerin CRY üzerindeki FBXL3/21 bağlanma bölgesi ile etkileşimine odaklanılmıştır. Bu tezin konusu olarak taramanın sonucunda elde edilen 32 tane küçük molekül ilaç adayının CRY stabilitesine, sirkadiyen ritme ve glukoneogeneze olan etkileri test edilmiştir. Bu adaylardan TW63 ve TW68 kodlu moleküller CRY1/2 proteinlerinin stabilitesini arttırmış ve U2OS Bmal1-dLuc hücrelerinde sirkadiyen ritmin periyodunu uzatmıştır. Buna ek olarak, glukagona bağlı glukoneogenez sırasında TW68 uygulanan HepG2 karaciğer hücrelerinde Pck1 ve G6pc glukoneogenez genleri baskılanmış ve glikoz üretiminde azalma görülmüştür. Bu sonuçlar, bir CRY stabilizörü olan TW68'in tip 2 diyabet tedavisinde terapötik potansiyelinin olduğunu göstermektedir.