Characterization of a small molecule stabilizing cryptochrome 1 in the mammalian circadian clock

Birçok organizmada fizyolojik ve davranışsal mekanizmalar sirkadyen ritim tarafından düzenlenmektedir. Memelilerin sirkadyen saati moleküler seviyede farklı transkripsiyonel-translasyonel geribildirim döngüleri tarafından kontrol edilmektedir. Ana döngüde rol oynayan proteinler BMAL1 ve CLOCK adlı transkripsiyon faktörleridir. Onların oluşturduğu heterodimer, saat kontrolündeki genlerin promotör bölgelerindeki E-kutucuğuna bağlanıp, bu genlerin transkripsiyonunu başlatır. Saat kontrolündeki bu genlerden ikisi Cryptochrome (Cry) ve Period (Per) genleridir. Bu genlerin ifadesi sonucu üretilen proteinleri de kendi aralarında bir heterodimer oluşturup kazein kinaz I epsilon/delta ile etkileşim içine girerek hücre çekirdeğine taşınırlar. Burada, E-kutucuğuna bağlı haldeki BMAL1:CLOCK kompleksi ile etkileşerek saat kontrolündeki genlerin ifadesini susturmaktadırlar. Böylelikle saat mekanizmasındaki bir döngü tamamlanmış olur. Memelilerde, protein kodlayan genlerin %43'ü sirkadyen saat kontrolündedir ve bu genlerin ifadesinin en az bir dokuda ritmik olduğu gösterilmiştir. Bu nedenle, sirkadyen sistemdeki bir bozukluk organizmadaki birçok fizyolojik mekanizmayı etkilemektedir. Böyle bir durumda canlıda uyku bozuklukları, metabolik ya da sinirsel rahatsızlıklar, hatta kanser gibi hastalıklar meydana gelmektedir. Bu gibi sorunlara terapötik bir çözüm olarak son zamanlarda sirkadyen saati düzenleyen küçük molekül çalışmalarına ağırlık verilmiştir. Ben bu tezde, CRY1 proteinine spesifik olan yeni bir molekülü (M54) in vitro düzeyde karakterize ettim. M54, bilgisayar ortamında yapıya bağlı ilaç tasarımı metodu ile tanımlanmıştır ve CRY1 proteininin bölgelerinden biri olan birinci çukuru hedef almaktadır. Bu bölge, E3 ubikitin ligaz ailesinden FBXL3 ve 21 proteinlerinin etkileşim bölgesi olmasından ötürü CRY proteininin stabilitesini kontrol etmekle ilişkilendirilmektedir. Bu çalışmada, M54 molekülünün, hücrelerin sirkadyen ritim periyodunu doza bağlı olarak arttırdığını gösterdim. Sonraki biyokimyasal deneyler ise M54'ün bu etkisinin CRY1 proteininin stabilitesini arttırmasından kaynaklandığını ortaya koydu. Bu küçük molekül, CRY1 protein seviyesi düşüşünden kaynaklanan hastalıklara sahip olan kişilere terapötik bir yaklaşım olabilecek büyük bir potansiyel taşımaktadır.