Structure based drug design against c-Rel transcription factor

Abstract

NF-?B sinyal iletim yolağı bağışıklık ve enflamasyon tepkileri, embriyonik gelişim süreçleri, hücresel gelişim ve apoptoz gibi birçok fizyolojik süreçte önemli rol oynar. NF-?B yolağının ve NF-?B aktivitesini kontrol eden diğer yolakların fonksiyonlarının bozulması kanser oluşumunda ve yayılmasında, kardiyovasküler ve bağışıklık sistemi hastalıklarında görülen ortak bir özelliktir. c-Rel, NF-?B transkripsiyon faktörü ailesinin bir üyesidir ve c-Rel proto-onkogeninin hücre kültürlerinin kötücül şekilde transformasyonunu sağlayan tek NF-?B ailesi üyesi olduğu gösterilmiştir. Transkripsiyon faktörün DNA üzerindeki hedef bölgeleri bağlanmasını engelleme amaçlı NF-?B sinyal yolağının bloke edilmesi üzerine çok çeşitli çalışmalar yapılmaktadır. Bu çalışmada bu açıdan ziyade, NF-?B sinyalinin sonlanması üzerine yoğunlaşıyoruz. DNA dan ayırarak NF-?B etkisinin engellemesi üzerine yeni bir yol öneriyoruz. Bu çalışma için c-Rel seçildi, çünkü c-Rel NF-?B ailesi içinde en özelleşmiş üye ve c-Rel etkisinin sonlandırılması aile içerisinde en az istenmeyen yan etkilere yol açacaktır. İlk olarak, insan c-Rel proteinin yapısı homoloji modelleme sunucusu ile tahmin edildi. Gaussian Network Model kullanılarak c-Rel in DNA dan kopmasına yol açacak kritik amino asitler belirlendi. Bu amino asitler ilacın etkileşim yeri olarak kabul edildi ve bu kısım kullanılarak c-Rel e karşı ilaç tarama gerçekleştirildi. En iyi skor veren moleküllerin bağlanma afinitelerini daha da arttırmak için moleküler modifikasyonlar uygulandı. Belirlenen potansiyel ilaç molekülleri c-Rel e karşı özgüllüğü test etmek için daha sonra diğer NF-?B proteinlerine yanaştırıldı.

NF-?B signaling cascade plays a major role in many physiological processes such as immune and inflammatory responses, developmental processes, cellular growth, and apoptosis. The dysregulation of NF-?B pathway and other signaling pathways that control its activity is a common feature of many diseases including cancer development and progression, cardiovascular and inflammatory diseases. c-Rel is one of the member of NF-?B transcription factor family. It is shown that c-Rel proto-oncogene is the only NF-?B family member that can malignantly transform cells in culture. There have been various ongoing studies focused on blocking NF-?B signaling by preventing binding of transcription factor to its target sites on DNA. In this study, we rather focus on termination of NF-?B signaling. We propose a novel way of inhibiting NF- ?B action by removing it from DNA. c-Rel is chosen for this study because it is the most specialized member of NF-?B family and termination of c-Rel response will have the least undesired side effects. We first predict the structure of human c-Rel protein with a template based homology modeling server. The critical residues that will induce unbinding of c-Rel from DNA are determined by Gaussian Network Model. These residues are considered as drug interaction site and virtual screening studies is performed against c-Rel. Molecular modifications are applied to best hit compounds to increase the binding affinities. Potential drug molecules are then docked to other NF-?B members to check specificity to c-Rel.