Lisansüstü Eğitim Enstitüsü

Permanent URI for this communityhttps://gcris.khas.edu.tr/handle/20.500.12469/77

Browse

Now showing 1 - 12 of 12

Augmented virtual crossmatch for donor-induced antibody prediction by using high resolution human leukocyte antigen typing and human leukocyte antigen epitope mapping for better donor match
(Kadir Has Üniversitesi, 2023) Karadeniz, Sedat Tanju; Yelekçi, Kemal; Yelekçi, Kemal
The Human Leukocyte Antigen (HLA) disparity between donors and recipients is the primary driver of Donor Specific Antibodies (DSA) formation and graft rejection after transplantation. We aimed to predict the DSA by finding the HLA antigen mismatches, searching the eplets of antigens that bind to the recipient's anti-HLA antibodies, calculating the number of shared eplets between the mismatched donor HLA antigens and the recipient's pre-transplantation anti-HLA antibody-bound antigens. We have used recipient-donor HLA Typing results and the recipient's pre-transplantation and post-transplantation anti-HLA antibody detection results by Luminex single antigen bead (Luminex-SAB) assay as retrospective data for calculation in five steps. We have compared the HLA Typing results to find the mismatched antigens in the first step and searched the relevant eplets for the recipient's pre-transplantation anti-HLA antibodies in the second step. Then we calculated the shared eplets between the donor's mismatched HLA antigens and the recipient's pre-transplantation anti-HLA antibodies to find the highest number of shares, then listed the most shared anti-HLA antibodies as the most probable DSA in the fourth step. Then, we confirmed the possible epitope's peptide AA (amino acid) sequences with the IEDB Bepipred-1.0 Antibody Epitope Prediction method using the donor's HLA antigen AA sequence.
Classification of distinct conformers of beta-2 adrenergic receptor based on binding affinity of ligands through docking studies
(Kadir Has Üniversitesi, 2017) Dilcan, Gonca; Akten, Ebru Demet
?2AR is an important drug target and plays a critical role in the relaxation of pulmonary tissues and cardiovascular physiology. We have developed a strategy for classifying various ?2AR conformers as active or inactive states based on binding mode of selected ligands with known activities. Previously distinct conformational states of the ligand’s binding pocket were obtained from a 2.8 µs MD simulation. Snapshots were clustered based on RMSD value of five key residues at the binding site. Clustering analysis yielded a total of 13 distinct conformers to which five agonists four inverse agonists and four antagonists were docked separately using seven different scoring functions. Best ligand poses with the highest score value were selected and evaluated based on their vicinity to five key residues. Poses that were not in this neighborhood were discarded and remaining ones were sorted based on their score. Before treating MD conformers this classification scheme was applied first to both active/inactive state crystal structures for critical assessment. MD conformers found in top five in all scoring functions were selected and assigned to be either active or inactive. Finally selected MD conformers were used to screen a small database to further investigate their discriminatory power. As a result MD conformers performed more selective screening than inactive state crystal structure for antagonists/inverse agonists. Generating alternative conformations of the receptor and classifying them as active or inactive is an important practice in the drug design studies that were often limited to one snapshot obtained from X-ray studies.
Development of novel and potent inhibitors for gaba-at enzyme via in silico screening methods
(Kadir Has Üniversitesi, 2020) ABBAS AL-OBAIDI, ANAS ABDULQADER
γ-aminobütirik asit aminotransferaz (GABA-AT) piridoksal 5′-fosfat (PLP)- kofaktörlü bir enzimdir ve beyinde γ-aminobutirik asit (GABA) miktarını azaltır. GABA, beyinde önemli nörolojik görevleri olan engelleyici (inhibitory) bir nörotransmiterdir. GABA seviyesini düzenleyen GABA-AT enzimi de önemli bir ilaç hedefidir. GABA-AT'yi inhibe etmek için yeni ve güçlü ilaç geliştirme, hala çok zorlu bir görevdir. Bu tez çalışmasında, bilgisayar destekli ilaç tasarımı (CADD) araçlarını kullanarak GABA-AT'ye karşı bazı yeni ve güçlü inhibitörler tasarlamayı amaçladık. Ancak, insan GABA-AT enziminin kristal yapısı henüz mevcut değil ve bu çalışmada domuz karaciğeri (Sus Scrofa) GABA-AT enziminin mevcut olan kristal yapısı şablon olarak kullanılarak insan GABA-AT'nin üç boyutlu yapısı holoji modelleme yöntemi ile oluşturulmuştur. Oluşturulan model, ProSA ve PROCHECK gibi araçları kullanılarak doğrulanmıştır. Deneysel inhibisyon değeri iyi bilinen bir dizi seçilmiş inhibitörler, GABA-AT'ye karşı test edilerek hesapsal değerler elde edilmiştir. Hesapsal ve deneysel değerler karşılaştırılarak modellenen enzimin doğruluğu sağlanmıştır. Potansiyel inhibitörleri taramak için moleküler yerleştirme (doklama) metotlarından , Genetik Optimizasyon (GOLD), Vina ve Autodock 4.2 yazılımları kullanılmıştır. En iyi iki aday inhibitör, absorpsiyon, dağıtım, metabolizma, eliminasyon ve toksisite tanımlayıcıları (ADMET) ve Lipinski'nin 5 kuralı için hesaplamalı olarak incelenmiştir. Son olarak, ligandların bağlanma modunu ve insan GABA-AT'nin aktif bölgesinin zaman içindeki kararlılığını incelemek için moleküler dinamik (MD) simülasyonları gerçekleştirilmiştir. En iyi ligandlar, MD simülasyonu boyunca güvenilir bir kararlılık göstermişlerdir. Seçilen bileşikler umut verici ilaç adaylardır ve insan GABA-AT enziminin inhibisyonu için deneysel olarak test edilebilecek niteliktedir.
Identification of distinct communication networks in human ?2 adrenergic receptor via molecular dynamics simulation
(Kadir Has Üniversitesi, 2020) Erdoğan, Nuray Söğünmez
G-protein-bağlı reseptörler (GPCR), hücre dışı ligand bağlanma işlemini hücre içi tepkilere dönüştürerek çok çeşitli insan fizyolojik fonksiyonlarına aracılık eden ve yedi transmembran (TM) yapısından oluşan proteinlerdir. Karşılıklı sinyal aktarımı, ancak iki uzak bölge arasında allosterik iletişimle oluşur. Hem inaktif hem de aktif kristal yapıların mevcut olduğu bir arketipik GPCR olan insan β2-adrenerjik reseptörüne (β2AR) odaklandık. β2AR 'ın farklı konformasyonlarının yörüngelerini oluşturmak için moleküler dinamik (MD) simülasyonları gerçekleştirildi. Burada, β2AR'a ait orijinal inaktif durum (Faz I), çok inaktif durum (Faz II), ara durum ve G-proteine bağlı aktif durumun yörüngelerini kullanarak potansiyel iletişim ağlarını araştırdık. Bu nedenle, bu tezde nedenselliğe bağlı potansiyel allosterik etkileşim ve bilgi aktarımını ortaya çıkarmak için proteindeki Cα dalgalanmaları ve omurga/yan zincir dihedral açı rotasyonları üzerinde hem korelasyon hem de entropi bazlı olasılıksal yaklaşımlar kullanılmıştır. Serbest ICL3 içeren yapılarda bilgi akışı yönü hücre içinden hücre dışına doğru iken, ICL3'ün hareketinin kısıtlandığı yapılarda bu akış yönünün tam tersine olduğu görüldü. Ayrıca, esnek alanlarda lokalize olmuş amino asitler genellikle polar özelliklere sahip olup iletişime büyük katkıda bulunmuşlardır. aktif-Gp için bağımsız iki çalışma, ICL3'ün z-yönünde hareketi ile birbirinden ayrılmış ve burada G proteini etkisinden dolayı iletişim ve polarite gücünün azaldığı saptanmıştır. Son olarak, mutlak Cα dalgalanma değerleri ve sterik engeller farklı dihedral açılarının oluşmasına neden olabildiğinden, Cα dalgalanmaları ve dihedral açıların ortak hareketi gözlemlenmemiştir. Bu nedenle de dihedral verilerde çoğunlukla ilmik alanlarının ortaya çıktığı görüntülenmiştir. Bu sonuçlar β2AR 'daki allosterik iletişimi açıklamak için yapı temelli bir mekanizma sağlamakta ve dahası rasyonel ilaç tasarımı ve protein mühendisliği gibi uygulamalar için bir temel oluşturmaktadır.
In silico design and modeling of peptidomimetic drug candidates for methionine aminopeptidase 2 enzyme for prevention of cancer
(Kadir Has Üniversitesi, 2019) Şentürk, Şafak Naz
Birçok hastalık bir araya gelerek kanseri oluşturur. Kanser hücreleri kontrolsüz bir şekilde bölünür. Kanserde hücre çoğalması anormaldir. Yıllar içinde 200'den fazla kanser çeşidi teşhis edilmiştir. Bazı faktörler kansere neden olabilir. Kalıtım, beslenme, hormonlar, sigara içme, alkol tüketimi, radyasyon, bazı kimyasallar, virüsler ve bakteriler bu faktörlerden birkaçıdır. 2018 yılında 17 milyon yeni kanser vakası ve 9.5 milyon kanser nedenli ölüm gözlenmiştir. Metiyonin aminopeptidaz (MetAP 2) kobalt içeren ve hücrenin sitozolünde bulunan bir metalloproteazdır. Bu enzim yeni sentezlenmiş proteinin amino kısmında bulunan metiyonin amino asidini proteinden ayırır. Ayrıca kanser tedavisinde anjiyojenezi önlemek için yeni peptidomimetik inhibitörler keşfedilmesinde bu enzim kullanılır. Peptidomimetikler peptitlerin işlev ve yapısını taklit etmek için dizayn edilir. Peptitlere göre peptidomimetikler daha yüksek biyoyararlılık ve daha az yan etki gösterir. Bu çalışmada, Discovery Studio adlı program kullanılarak peptidomimetik inhibitörler dizayn edilmiştir. Daha sonra hedef reseptör (MetAP 2) ve inhibitörler birbirlerine bağlanarak en iyi bağlanma modları bulunmuştur. Son olarak Gibbs serbest enerjisi ve ADMET özelliklerine bakılarak en iyi 10 peptidomimetik inhibitör seçilmiştir. MetAP 2 enzimine karşı dizayn edilen bu peptidomimetik inhibitörler yakın gelecekte ilaç dizaynında umut verici işler başaracaktır.
In silico designing of isoform-selective inhibitors against class IIA histone deacetylases
(Kadir Has Üniversitesi, 2021) Yelekçi, Kemal; Yelekçi, Kemal
The fundamental cause of human cancer is strongly influenced by down- or upregulations of epigenetic factors. Upregulated histone deacetylases (HDAC) have been shown to be effectively neutralized by the action of HDACs inhibitors (HDACi). However, cytotoxicity has been reported in normal cells because of non-specificity of several available HDACis that are in clinical use or at different phases of clinical trials. Constant Search for specific HDAC isoform inhibitors is increasingly developing to avoid this side effect. Because of the high amino acid sequence and structural similarity among HDAC enzymes, it is believed to be a challenging task to obtain isoform-selectivity. The essential aim of the present study was to examine the similarity of class IIa HDACs (4, 5, 7, and 9) by aligning their structures and amino acid sequences, active site extraction, and recognition of the key amino acid residues within the catalytic channel. X-ray crystal structure of the human HDAC4 was used as a template for homology modeling of human HDACs 5 and 9. Consequently, isoform-selective inhibitors against class IIa HDACs were identified via structure- and ligand-based drug design. Based on the highest binding affinity and isoform-selectivity, the top-ranked inhibitors were in silico tested for their absorption, distribution, metabolism, elimination, and toxicity (ADMET) properties, which were classified as drug-like compounds. Later, molecular dynamics simulation (MD) was carried out for all compound-protein complexes to evaluate the structural stability and the biding mode of the inhibitors, which showed high stability throughout the 100 ns simulation. Free binding energy predictions by MM-PBSA method showed the high binding affinity of the identified compounds towards their respective targets. Hence, these inhibitors could be used as drug candidates or as lead compounds for more in silico or in vitro optimization to design safe isoform-selective HDACs inhibitors.
In silico modeling of dopamine transporter and design of novel neuroprotective drugs for Parkinson's disease
(Kadir Has Üniversitesi, 2017) Yelekçi, Kemal; Yelekçi, Kemal
Parkinson hastalıgı (PH), substantia nigra (SN) ve corpus striatum (CS) bolgelerinde dopamin ureten noronların kaybedilmesi ile karakterize edilen bir olgudur. Yaygın olarak uygulanan tedavi dopamin noronlarının kaybolmalarının korunması yonunde degilde ortaya cıkan semtopların azaltılmasına yoneliktir. Insan dopamin tranporteri (hDAT) yoluyla spesifik olarak sinir hucresine alınan ve dopaminerjik noronları hedefleyen secici sinir koruyucu (noron protektif) ilaclar gecerli bir strateji olabilir. Tedavide dopaminin hucre dısı biyoaktif mikatını artırabilen dolayısı ile dopaminerjik norotransmisyonun kaybını dengeleyen ve kuvvetlendiren ve sitoplazmada birikerek noroprotektif olarak davranabilen molekuller gerekir. Bu calısmada homoloji modelleme, molekuler doklama ve molekuler dinamik simulasyon metodları kullanılarak substrat ve inhibitorle komplekslenmis hDAT'ın uc boyutlu (3D) yapı modelleri bulunmustur. Gelecekte yapılacak ilac tasarımlarında onemli olan bilesiklerin farklı baglanma kinetiklerini acıklayabilen hDAT'ın acık ve kapalı konformasyonları olusturulmustur. In silico yaklasımla elde edilmis olan yapılar bilesik veri bankası taraması sonucunda bize umit vadeden uc substrat molekulunun tespit edilmesine olanak saglamıstır. Bu substratların in vitro canlı hucre goruntu deneyleriyle hDAT'a dayalı fluoresan substratın hucreye geri girisi (uptake) inhibe etme etkileri de analiz edilmistir. Butun bu sonuclar birlikte degerlendirildiginde calısmamız in silico/in vitro yaklasımılarını birlikte kullanılarak dopaminerjik notron spesifik substratlların seciminde bir ilk model olusturmaktadır.
In silico screening of potent histon demethylase1 (lsd1) enzyme inhibitor
(Kadir Has Üniversitesi, 2020) Yelekçi, Kemal; Yelekçi, Kemal
Histone lysine specific demethylase (LSD1) is one of the main enzymes which regulates histone demethylation which in return regulates different epigenetic processes such DNA replication and transcription also gene silencing. Moreover, recent studies have made a direct yet unclear link between LSD1 and the development of several diseases such viral infections, neurodegenerative diseases and most commonly cancer. An overexpression of the enzyme has been observed in different types of cancer including; acute myeloid leukemia (AML), breast cancer, lung cancer and prostate cancer. This observation led to the development of two LSD1 inhibitors; Tranylcypromine and 2-[4-methoxy-phenyl] Cyclopropylamine yet both have demonstrated low selectivity against the enzyme therefore this study along with many others solo focus on finding more potent LSD1 inhibitors through applying newly developed computer aided drug design (in silico) approaches. In this study Zinc15 database was screened in order to obtain pre-synthesized potential lead compounds. 40 thousand compounds were obtained, prepared and docked in two phases, firstly with PyRx autodock vina software and afterwards the compounds that have passed the first evaluation were further docked in autodock4 software and a total of 24 compounds have shown potential with a binding energy of -8.00 kcal/mol and less. Later on, Discovery Studio Visualizer software was used to generate 2D and 3D diagram pictures of the enzyme – ligand complex to further display and investigate the ligand interactions in the enzymes binding pocket.
In silico screening of potent HIV-1 integrase inhibitors for the treatment of human immunodeficiency virus (HIV)
(Kadir Has Üniversitesi, 2018) Yelekçi, Kemal; Yelekçi, Kemal
Bu araştırmanın amacı, AIDS olarak bilinen insan bağışıklık sistemine etki eden, duraksamayan ve depresif bir hastalığa neden olan HIV-1'in tedavisi için potansiyel inhibitörleri elde etmektir. HIV-1 integraz inhibitörleri, HIV-1 enfeksiyonunun tedavisinde çok önemlidir. İntegraz enziminin (IN) inhibe edilmesi HIV-1 virüsünün çoğalma işleminin sonlandırılmasına neden olur. Böylece yaşam döngüsüne son verir. Bu inhibitörleri elde etmek için bilgisayar destekli in silico yaklaşım kullanılmıştır. Temelde, Otava Kimya Kütüphanesi tarandı ve inhibitör tasarımında kullanılan sistematik yaklaşımlar uygulandı, böylece dört güçlü integraz inhibitörü bulundu. İnhibitörlerin enzime bağlanma değerleri PyRx ve AutoDock 4.2 doklama programları kullanılarak gerçekleştirildi. Çalışmada bir kimyasalın güçlü bir inhibitör olabilmesi için hesaplanan serbest bağ enerjisi = -8.00 kcal / mol veya daha az olması ve integrazın aktif bölgesinde bulunan 3 önemli amino asidinden herhangi biri ile de etkileşimde bulunması kriterine uyulmuştur. Discovery Studio Visualizer, inhibitörlerin yapısını çizmekte, inhibitörü komplekslerinin resimlerini üretmekte, enzim ve inhibitör arasındaki etkileşimin türünü belirlememizi sağlayan 2D ve 3D yapıları görüntülemek için kullanıldı. Elde edilen dört güçlü inhibitörden, kendimizin tasarladığı moleküllerden (Ki= 652.83 nanomolar bir ve bağlanma serbest enerjisi -8.44kcal / mol), kalan üç inhibitörde, Otava Kimya Kütüphanesi'nde tarandı ve Otava koduyla parantez içerisinde listelenmiştir. Bunların inhibisyon sabiti ve bağlanma enerjileri sırasıyla; 107320240, Ki=131.7nm, -9.39kcal/ mol; 109750115, Ki= 44.19nm, -10.03kcal / mol; 111150115 Ki = 395.19nm, -8.74kcal / mol olarak bulunmuştur.
Investigation of allosteric inhibition effect in pyruvate kinase by constrained molecular dynamics simulation method Piruvat kinazın allosterik olarak inhibe edilmesinin kısıtlanmış moleküler dinamik similasyon methodu kullanılarak incelenmesi
(Kadir Has Üniversitesi, 2021) Akdoğan, Ebru Demet; Akdoğan, Ebru Demet
In previous studies, our research group identified species-specific allosteric sites in glycolytic enzymes from different organisms and identified candidate inhibitory molecules that strongly interact with the residues at these sites. In this study, a Molecular Dynamics simulation study was performed on one of the glycolytic enzymes, bacterial pyruvate kinase (S. aureus PK), by employing bond restraints between selected pairs of residues at the suggested allosteric region in order to mimic the presence of a drug molecule. At the same time, interacting residues in an ex- perimentally identified allosteric region were also restricted and compared with the proposed area. Three 100 ns long independent runs were conducted for each of three different states of the receptor; apo state (no restraints), constr-1 (restriction on proposed allosteric site) and constr-2 (restriction on known allosteric site) which amount to a total of nine runs, e.g., 900 ns. Several analytical methods were used to elucidate the effect of restricted regions on protein dynamics and the allosteric character of pyruvate kinase. While structural changes were examined with RMSD-RMSF analysis, correlations between global movements and structural components were analysed with principal component analysis. From PCA results, it was observed that both restricted allosteric regions led to decreased correlations of positional fluctuations in comparison to apo state. Investigation of changes in the secondary structure at the catalytic site showed that the α′6 helix, which has an essential role in the stabilization of the active structure, shifted to a coil-turn structure in the apo state more frequently than in the con- strained states. Additionally, domain rotations identified via principal axes analysis, showed that the constrained state disrupted the domain rotations more often. Finally, the distance fluctuation analysis was performed to observe the effect of the restricted residues in the allosteric signal transduction. The communications be- tween residues increased in the constr-1 state while there was slight decrease in the communications of the constr-2 state.
Screening of novel and selective inhibitors for neuronal nitric oxide synthase (nNOS) via structure-based drug design techniques
(Kadir Has Üniversitesi, 2022) boumezber, sarah; Yelekçi, Kemal; Yelekci, Kemal
The overproduction of nitric oxide (NO) by neuronal nitric oxide synthase (nNOS) is the main cause of several neurodegenerative diseases such as Alzheimer’s Disease (AD), Parkinson’s Disease (PD), and Multiple Sclerosis (MS). NO is produced in many cell types by three isoforms of NOS (nNOS, iNOS, and eNOS) and has various biological functions, generally, for its significant reactivity with proteins. NOS isoforms share a high sequence and structure similarity, specifically in the active site, which makes the development and design of nNOS inhibitors extremely challenging; mainly, no-selective inhibitors can affect iNOS and eNOS physiological roles. To date, there is no selective inhibitor against nNOS in the market with desirable ADMET (absorption, distribution, metabolism, elimination, and toxicity) properties, and pass the blood-brain barrier (BBB). With improvement of computational drug design techniques and accessibility of the X-ray crystal structures, development of novel drugs became less expensive and faster. Our research benefited from the structure-based drug design approaches to investigate proficient and selective inhibitors against nNOS. After structure-based virtual screening, the selective top-ranked compounds were filtered according to the ADMET prediction; then, the candidates with a high affinity with a suitable ADMET profile were subject to 100 ns molecular dynamics (MD) simulations. The stability through the 100 ns run has been evident for some nominated inhibitors, which are valuable lead compounds that can be optimized to reach the greatest physicochemical properties in addition to the selectivity.
Targeting cancer epigenetic modifiers: The design of isoform-selective histone deacetylase inhibitors
(Kadir Has Üniversitesi, 2018) Yelekçi, Kemal; Yelekçi, Kemal
Epigenetic alterations are believed to be the common hallmark of human cancers. Histone deacetylase (HDAC) inhibitors have proven to be effective in cancer cases where HDACs are up-regulated. However lack of selectivity of many of the HDAC inhibitors in clinical use and those at various stages of preclinical and clinical trials causes toxicity to the normal cells. it is believed that the continuous identification of isoform-selective HDAC inhibitors can eliminate this adverse effect — a task that remains particularly challenging due to the high sequence and structural conservations around the active site of HDAC isoforms. The original contribution of this study was analyzing the similarity among class i HDACs (1 2 3 and 8) and class iib HDACs (6 and 10) by sequence and structural alignments catalytic channel extraction and identification of catalytically essential amino acid residues. in addition homology model of human HDAC10 was built using a recently-released X-ray crystal structure of Danio rerio (zebrafish) HDAC10 as a template. Using these data isoform-selective HDAC inhibitors were designed by topology-based scaffold hopping structure- and ligand-based virtual screening. The top inhibitors (in terms of both binding affinity and selectivity) were subjected to structure-based in silico absorption distribution metabolism elimination and toxicity (ADMET) prediction which showed their druglikeness. Furthermore their docking complexes were submitted to molecular dynamics (MD) simulations to examine the stability of ligand binding modes. These potential isoform-selective HDAC inhibitors showed stable binding mode over time of the simulation. They can therefore serve as drug candidates or viable lead compounds for further modeling-based and experimental optimization towards the design of safe potent and selective HDAC inhibitors.

Browse

Browsing Lisansüstü Eğitim Enstitüsü by Department "Enstitüler, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Biyoinformatik ve Genetik Ana Bilim Dalı"