Proteaz ile aktive edilen reseptör 1 (PAR1) üzerinden etkili antikanser bileşiklerin moleküler modelleme yöntemleri ile tasarımları

Abstract

Proteaz ile aktive edilen reseptör-1 (PAR1), başta Multipl Myelom olmak üzere çeşitli kanser türlerinde ve metastatik safhada umut verici bir hedef olarak saptanmıştır. PAR1'in çoğalma ve farklılaşma gibi çok sayıda hücre fenotipine neden olabileceği bulunmuştur. Kanserli hücrede PAR1 gen aşırı ekspresyonu ve ß-katenin yüksek seviyeleri arasında güçlü bir bağ olduğu öne sürülmüştür. Çok merkezli retrospektif bir analizde antikoagülan amacıyla Heparin kullanan hastalarda Talidomidin anti-miyelom etkisinin arttığı 2015 yılında M. Beksaç ve ark. tarafından gösterilmiştir. Takiben Heparin'in etki mekanizmasında rol oynayan trombinin bağlandığı PAR1, Multipl Miyelom hasta hücrelerinde ve hücre dizilerinde saptanmış ve PAR1'e bağlanan daha önceden grubumuz tarafından sentezlenmiş bulunan benzoksazol ve benzamid türevlerinin PAR1'e bağlanmaları bu tez konusu olarak incelenmiştir. Bu moleküllerin önce Arkansas Üniversitesinde E.Tiang Laboratuvarında daha sonra Ankara üniversitesi Tıbbi Biyoloji ABD Laboratuvarlarında Sunguroğlu ve ark tarafından in vitro anti-miyelom etkileri duyarlı ve direnç geliştirilmiş hücre serilerinde gösterilmiştir. PAR1'e bağlanmalarına karşılık trombositler ve normal kemik iliği hücreleri üzerinde in vitro sitotoksisite oluşturmadıkları da saptanmıştır. Bu moleküller arasından IC50 düzeyi en etkili olan iki molekül, XT5 ve XT2B daha sonra in silico ortamda DNA bağlanma, genotoksisite özellikleri açısından Multipl Miyeloma tedavisinde standart ilaçlar olan Talidomid ve Melfelan ile karşılaştırılmış ve sentezlenen moleküllerin standart ilaçlardan çok daha etkili bağlanma özelliği olduğu görülmüştür. Halen yayınlanmamış ön analizlerimiz bu daha önce hiç araştırılmamış benzozaksol ve benzamid derivesi olan ilaçların inflamasyon, apoptozis sinyal ileti yolaklarındaki birçok gen ifadesini de göstermiş bulunmaktadır.Tüm bu bilgilerden yararlanarak, etki mekanizması aydınlatmak üzere, XT5 ve XT2B bileşiklerinin, bilinen PAR1 antagonistlerinin, bağlanma mekanizmaları ilaç tasarımı ve geliştirilmesinde kullanılan moleküler modelleme yöntemleri ile incelenmiştir. Bu amaçla Autodock Vina bilgisayar programı kullanılarak, bilinen PAR1 atagonistleri ile XT5 ve XT2B moleküllerinin karşılaştırmalı doking analizleri gerçekleştirilmiştir. Doking sonuçları, HYDE bağlanma değerlendirme ve Sinir Ağı (NN) puanlama fonksiyonu kullanılarak doğrulanmıştır.

Protease activated receptor-1 (PAR1), in various cancers and metastatic stages, especially in multiple myeloma disease has been identified as a promising target. PAR1 considered could lead to a numerous cell phenotypes specially proliferation and differentiation. Evidence suggested there is a strong link between PAR1 gene overexpression and high levels of ß-catenin in cancer cells. Beksac and co-workers (2015) has been reported a multicenter retrospective analysis study that shown an increasing effect of anti-myeloma, talidomide in patients that also treated by anticoagulant heparin. The following mechanism of action of heparin that involved thrombin which bind to PAR1, was determined in multiple myeloma patient cells and cell lines. Also, some novel benzoxazole and benzamide derivatives that previously synthesized by our group which bind to PAR1 are investigated in this thesis study. According to an in vitro study, these compounds shown an anti-myeloma effects in a sensitive and enhanced resistant cell lines prior investigated by E. Tian's lab in Arkansas University and then by Sunguroglu and co-workers in biomedical lab in Ankara University. They also observed that there is not an in vitro cytotoxicity effect of these compounds against to PAR1 related to platelets and normal bone marrow cells. Related to their IC50 levels, among of these compounds, the most effective ones are XT5 and XT2B compounds which suggested has a DNA binding activities elucidated from in silico study. Also, the genotoxicity properties of this two compounds have been compared with known multiple myeloma standart drugs like thalidomide and melphalan, and this two synthesized compounds were found to be much more effective in their binding interaction than the standart drugs. Our unpublished preliminary analysis of this earlier uninvestigated benzoxazole and benzamide derivatives also has been demonstrated the numerous gene expression related to the drugs inflammation and apoptosis signalling pathways.Using all those information, to elucidate its mechanism of action, the binding mechanisms of the XT5 and XT2B compounds and known PAR1 receptor antagonists were investigated by molecular modelling method that generally used in the drug design and development study. For this purpose, we used Autodock Vina program to performed a comparative docking study between known PAR1 antagonists and XT5 and XT2B compounds. In addition, the docking results, has been verified using HYDE binding assasement and Neural Network (NN) scoring function.