Yanaştırma, yani moleküler docking (veya moleküler kenetlenme) pek çok adımdan oluşan karmaşık bir süreçtir. Bu adımları bir örnekle ele alacağız. Bunun için de yapılan başka bir çalışmadan yola çıkacağız.

Protein-ligand etkileşimine örnek olarak alttaki videoyu izleyebilirsiniz. Bu videoda Covid-19 polimeraz enzimi ile remdesivir molekülünün birbirine kenetli hali görünmekte.

Bu uygulamada Shrödinger Yazılım firmasının Maestro arayüzü ve gömülü yazılımlar yanaştırma işlemi kullanılmıştır. Kenetlenme hesaplamaları için  Glutatyon Reduktaz(GR) enzimi için PDB kodu 1GRA olan X-ışını kırınımı methoduyla, yapısı 2 Å çözünürlükle belirlenen kristal verisi kullanıldı. Kenetleme işlemi için Maestro 11.1’in Glide moleküler docking(kenetleme) paketi kullanılmıştır. Bu protein yapısı ile ilgili daha çok bilgi için: DOI: 10.2210/pdb1GRA/pdb adresini ziyaret edebilirsiniz. Protein-ligand yanaştırma işlemi için yapılması gereken belli başlı işlemler için adım adım inceleme yapılacaktır.

Yanaştırma işlemi için kullanılan GR enzimin görnütüsü
Glutatyon Redüktaz görüntüsü

Glutatyon redüktaz enzimi GSSG yi(yani oksitlenmiş glutatyonu) glutatyona çeviren enzimdir. Bu enzim ile ilgili daha çok bilgi almak için Glutatyon Redüktaz Enzim Aktivitesi adlı yazıyı okuyabilirsiniz.

glutatyon redüktaz enziminin işlevi

Yanaştırma İşlemi ve Protein-Ligand Etkileşimleri

Yanaştırma işlemi için toplamda beş ligand kullanılmıştır. Moleküler yanaştırma işlemine geçilmeden önce ligandlar moleküler docking için uygun hale getirilmelidir. Bunun için öncelikle beş ligandın her birinin en düşük enerjili beş konformasyonu Maestro’in Jaguar paket programı kullanılarak üretildi. Burada amaç farklı konformasyonlarda iyi bağlanan ligandların hesaplamada ıskalanmasının önüne geçilmesidir. Bu konformasyonların her biri Maestro 11.1’in LigPrep programın Epik gömülü yazılımı kullanılarak OPLS_2005 kuvvet alanında pH 7.4’de kenetlenme işlemine uygun hale getirildi.

Protein yapının protein-ligand yanaştırma işlemine uygun hale getirilmesi için protein yanın bu işleme hazır hale getirilmesi gerekmektedir. Bunun için Maestro’nun “Protein Hazırlama Sihirbazı” kullanıldı. Protein verisi indirildikten sonra zincirinde eksik amino asitlerin olup olmadığı kontrol edildi ve her hangi bir sorun olmadığı görüldü. Yanaştırma işlemi için Preprocess işlemi sadece pH değiştirilerek yapıldı diğer seçenekler fabrika ayarlarında tutuldu. Ligandların 3 Å uzağındaki su molekülleri silindi.  Hidrojen bağları 7.4 pH için modifiye edildikten sonra OPLS_2005 kuvvet alanında minimizasyon işlemi yapıldı.

Yanaştırma işleminde ligandın bağlanacağı bölgenin yazılıma gösterilmesi için kafes hazırlama işlemi uygulanır. GR’nin aktif merkezinde bulunan GSSG molekülü için yapıldı. Bu işlem için “Reseptör Kafes Hazırlama” kullanıldı. Kafes boyutları GSSG’nin boyutlarına göre iç çerçevelendi ve dış çerçeve fabrika ayarlarında tutuldu. Diğer seçenekler fabrika ayarlarlarında tutuldu.

Protein-Ligand Yanştırma İşleminin Sonucu

Kenetleme işlemi için “Ligand Docking” kullanıldı. Kenetleme işleminin hassasiyet ayarı XP olarak ayarlandı ve kenetlenme işleminde denenen her ligand için beş poz istendi ve kenetleme işlemi başlatıldı.

Yanaştırma işleminin sonuç görüntüsü
Yanaştırma işleminin 3D sonuç görüntüsü.
Ligand yanaştırma işleminin 2D görüntüsü.

Moleküler docking veya bir diğer adıyla protein-ligand yanaştırma işlemi pek çok alanda faydalanılan bir hesaplamalı kimya yöntemidir. İlaç keşfinde uygulanan ilk adımlardan biri olarak göze çarpmaktadır. İlaç Keşif çalışmalarının ilk adımı olan bilgisayar destekli ilaç tasarımı moleküler yanaştırma hesaplamalarını içermektedir. Covid19 için geliştirilen ve/veya yeniden amaçlandırılan ilaçlar da bu şekilde hesaplamalı kimya yöntemleri ile bulunmakta ve bu yöntemler sıklıkla kullanılmaktadır. Favicovir Kullananlar için Ayrıntılı İnceleme adlı yazıda açıklandığı gibi protein-ligand etkileşimleri hesaplanmaktadır. Bu yazıda ayrıca favicovir kullananlar için favicovir yan etkileri ile ilgili bilgilerde bulunmaktadır(yan etki bilgilerinin moleküler kenetlenme çalışmaları ile değil in vivo çalışmalar ile elde edildiğini unutmayınız).Bu konuda en iyi örneklerden biri Docking ve Kanser Tedavisinde Kullanımı adlı yazıdaki örneklerdir. Protein-ligand yanaştırma, yani moleküler docking işlemleri hesaplamalı kimyada ilaç keşfi için kullanılan ilk yöntemlerdir. Bu adımdan sonra sonuçların daha kesin olarak yorumlanması için Moleküler Dinamik Simülasyonları adlı yazıda bahsedilen süreç uygulanır.

(Visited 99 times, 1 visits today)
Etiketler: , , , , , , , , Last modified: 24 Ekim 2020
Close
%d blogcu bunu beğendi: