Structure based analysis of the interactions between PER-ARNT-SIM (PAS) domain containing proteins in circadian rhythm

Per-ARNT-Sim bölgeleri zaman kontrollü genlerin düzenlenmesinde çok önemli rolleri olan modüler protein birimleridir. Memeli transkripsiyon faktörlerinden BMAL1 ve CLOCK iki sarmal bölgesine sahiptir ve Period ve Cryptochrome zaman genlerinde bulunan E-box elementine (CACGTG) bağlanarak onların ekspresyonunu arttırır (geri besleme döngüsünün pozitif kolu). PERIOD (PER) and CRYPTOCHROME (CRY) proteinleri ise BMAL1/CLOCK heterodimerinin arttırdığı ekspresyonu engeller (geri besleme döngüsünün negatif kolu). PER ve CRY sitoplazmada kasein kinaz I? (CKI?) ile birlikte üçlü bir kompleks oluşturur. Bu üçlü yapı hücre çekirdeğine yerleşerek BMAL1/CLOCK aktifleştirdiği genleri susturur. Bu çalışmada, bu kompleksin yapısını anlayabilmek için proteinlerinin yapısında bulunan PAS bölgeleri arasındaki protein -protein etkileşimi üzerine yapısal analizler yaptık. Bu çoklu yapı, yapısal data ve potansiyel etkileşimi tahmin edebilen, etkili karşılaştırma algoritmaları kullanılarak analiz edildi. Elimizde ilgilendiğimiz proteinlerin atomik yapıları bulunmadığından bu proteinlerin homolog modelleri yapısal veri olarak kullanıldı. Modelimize göre BMAL1 ve CLOCK proteinleri birbirleriyle PAS B bölgeleriyle etkileşime giriyor ve PER2 bu ikili yapıya CLOCK'un PAS B bölgesi aracılığıyla bağlanıyor. BMAL1/CLOCK etkileşim yüzeyinde 12 önemli amino asit bulduk. 7 tanesi (347,349,362,405,427,429,441) BMAL1'de ve 5 tanesi (317, 338, 350, 352,376) CLOCK üzerinde. PER2/CLOCK yüzeyinde 8 önemli aminoasit bulduk, 3 tanesi (414, 429,431) PER2'de ve 5 tanesi (332,354,356,333,361) CLOCK üzerinde. Bu çalışmada yapısal verinin ve verimli karşılaştırma algoritmalarının, biyolojik saat proteinlerinin moleküler boyuttaki etkileşimlerini nasıl açıklayacağını gösterdik. Bu çalışma sadece biyolojik saat mekanizmasınının etkileşimlerini moleküler boyutta göstermekle kalmayıp zaman proteinlerinin düzenlemesinin bozulmasıyla oluşan Jet-Lag ve bazı depresyon çeşitlerine karşı ilaç geliştirilmesinde yardımcı olacaktır.