Kelch benzeri ECH ilişkili protein 1'in fizyolojik şartlara yakınkoşullarda yapısal incelemeleri ve yeni terapötik keşifler için hesaplamalı analizleri

Kelch-ECH-benzeri ilişkili protein 1 (Keap1), memeli hücrelerinde önemli bir sinyal iletim yolunda kritik bir rol oynar. Bu proteinin ana işlevi, nükleer faktör erythroid 2 ile ilişkili faktör 2 (Nrf2) adlı transkripsiyon faktörünü sitozolde tutmak ve onu 26S proteazom aracılığıyla parçalanmaya hedeflemektir. Keap1, N-terminal bölgesi (NTR, kalıntılar 1–49), Broad kompleks, Tramtrack ve Bric-a-Brac (BTB, kalıntılar 50–179) domaini, Intervening domaini (IVR, kalıntılar 180–314), Kelch domaini/çift glisin tekrarları (DGR, kalıntılar 315-599) ve C-terminal bölgesi (CTR, kalıntılar 599-624) olmak üzere birkaç farklı bölgeden oluşur. Keap1, BTB domaini aracılığıyla homodimerik bir yapı oluşturur. Keap1 BTB domaini aracılığıyla homodimerize olur ve homodimerizasyon Keap1'in işlevi için kritik bir öneme sahiptir. Bir E3-ubikuitin ligaz kompleksinin parçası olarak, Keap1, BTB domaini aracılığıyla Cullin3 (Cul3) ile etkileşime girer. Keap1'in Kelch domaini, her biri yaklaşık 45-55 kalıntı uzunluğunda olan altı tekrarlayan dizilim motifinden oluşur ve Nrf2'nin çift bağlanması için gerekli olan beta-propeller yapısını oluşturur. Nrf2'nin aktivasyonu, koordine bir antioksidan ve anti-inflamatuar yanıt oluşturduğundan, Keap1'in Nrf2 aktivasyonunu baskılaması bu etkileşimin anlaşılmasını kritik hale getirir. Multiple skleroz tedavisi için onaylanmış bir ilaç olan Dimetil fumarat (DMF), Keap1 ile Kelch domaini üzerinden etkileşime girer, Nrf2'yi serbest bırakarak onun aktivasyonunu sağlar.İleri bir yapı belirleme tekniği olan 'X-ışını kristalografisi' kullanılarak Türkiye'nin ilk ışık kaynağı olan "Turkish DeLight"ta, ortam koşullarında ve dimerik Kelch domaininin yapısı çözüldü. Kelch domaininin Nrf2 ve DMF bağlanma bölgelerinde, kriyojenik sıcaklıklardan ortam sıcaklıklarına geçiş nedeniyle meydana gelen konformasyonel değişiklikler incelendi. Ayrıca, Keap1'in farklı koşullar altındaki dinamik davranışını daha iyi anlamak için seri kristalografi çalışmaları gerçekleştirildi. Ayrıca, DMF de dahil olmak üzere Keap1/Nrf2'nin çeşitli elektrofilik geri dönüşümsüz inhibitörlerinin yanı sıra potansiyel doğrudan kovalent olmayan inhibitörleri araştırmak için bu yeni yapı kullanılarak moleküler yerleştirme çalışmaları yapılmıştır.Sonuç olarak, Keap1'in kapsamlı analizi, yapısal dinamikleri ve etkileşimleri hakkında önemli bulgular ortaya koydu. Moleküler yerleştirme çalışmaları, L-karnosin ve L-histidil hidrazidin bir melezi olan CNN bileşiğinin bir Keap1/Nrf2 inhibitörü olarak potansiyelini ortaya koymaktadır. Keap1'in ortam yapısının anlaşılması, onun konformasyonel esnekliği ve Nrf2 aktivitesini düzenlemedeki rolünü vurguladı. Bu bulgular, Keap1-Nrf2 yolunu hedefleyen tedaviler üzerine yeni araştırma yolları açarak, oksidatif stres ve inflamasyon koşullarının tedavisinde potansiyel faydalar sunabilir.