B2 Adrenerjik Reseptöründe Aktif ve İnaktif Hallere Geçişlerdeki Allosterik Mekanizmanın Araştırılması ve İlaç Tasarım Çalışmalarında Uygulaması

Abstract

Önemli bir hücre zarı proteini olan ?2-adrenerjik reseptörü (kısaca ?2-AR), G protein bağlantılı reseptör (GPCR) üstfamilyasından olup, farklı sinyal aktarım yollarında başlangıç konumundadır. Lipid hücre zarı içine gömülü yedi sarmal ve, hücre içi ve dışına bakan loop bölgelerden oluşan tersiyer yapısı, reseptörde sinyal başlatımı için gerekli konformasyonel esnekliği sağlamaktadır. İnsana ait ?2-AR?ın üç boyutlu yapısı 2007?den bu yana bir çok defa hem aktif, hem de inaktif hallerindeyken ortaya çıkartılmış olmasına rağmen, konformasyonel çeşitliliği gösteren ara yapılar ve allosterik mekanizma tam olarak çözülememiştir. Diğer tarafta, hücre içine bakan ve proteinin dinamik karakterini önemli ölçüde etkileyen 32 rezidülük bir loop bölgesi olan ICL3 hiç bir deneysel ve simülasyon çalışmasında dikkate alınmamıştır. Bu çalışmanın en temel hedefi, hücre içi ve hücre dışına bakan bölgeler arasındaki allosterik etkileşimi bu son derece önemli ICL3 bölgesiyle beraber ortaya çıkartmak ve aktif/inaktif geçişlerdeki ara halleri belirleyerek ilaç tarama çalışmalarında daha etkin olacak reseptör yapıları belirlemektir. Onaylanan Bütçe: Bu projede toplam 4 mikrosaniyeyi bulan 9 farklı Moleküler Dinamik simülasyonu (NAMD) gerçekleştirilmiştir. Bunun sonucunda, ICL3 bölgesinin reseptörün alt kısmında kapalı olduğu inaktif yapının son derece kararlı olduğu, bunun da ICL3 ile beşinci ve altıncı transmembran heliksler (TM5 ve TM6) arasındaki çok sayıda hidrojen bağı sayesinde gerçekleştiği ortaya çıkartılmıştır. Bunun yanı sıra, reseptörün hücre dışına yakın olan ligant bağlama bölgesinde yer alan çok sayıda kritik rezidüler arasına belirli derecelerde uzaklık kısıtlamaları getirilmiştir. Bu kısıtlamaların, reseptörün ICL3?ü de içine alan hücre içine bakan alt bölgesini ciddi biçimde etkilediği, bunun da allosterik etkileşimler sonucunda gerçekleştiği görülmüştür. 4 mikrosaniye gibi bir veri kaynağı kullanılarak, sadece ligant bağlama bölgesindeki rezidülere göre yapılan bir kümeleme yöntemiyle, reseptörün birbirinden çok farklı konformasyonları elde edilmiştir. Elde edilen her konformasyon, ligant bağlama bölgesi için değişik ara halleri temsil etmektedir. Küçük çapta bir veri bankası kullanılarak yapılan taramalar sonucunda, konformasyonlardan bazılarının bilinen kristal yapılardan çok daha seçici olduğu gösterilmiştir.