Enflamatuvar Hastalıkların Tedavisinde Kullanılmak Üzere Yeni Kaspaz-1 İnhibitörlerinin in silico ve in vitro Yöntemlerle Araştırılması
Tez Türü: Yüksek Lisans
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Marmara Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Kimya Anabilim Dalı, Türkiye
Tez Danışmanı: Özkan Danış
Tezin Onay Tarihi: 2026
Tezin Dili: Türkçe
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
Enflamasyon, organizma için hayati bir savunma mekanizması olmasına rağmen, bu yanıtın aşırı ve kontrolsüz aktivasyonu otoenflamatuvar ve nörodejeneratif hastalıkların gelişiminde anahtar rol oynamaktadır. Bu patolojik sürecin merkezinde; çeşitli mekanizmalarca tetiklenen NLRP3 enflamazom kompleksinin bir araya gelmesi, bu kompleksin kaspaz-1 enzimini aktif formuna dönüştürmesi, bunun sonucunda kaspaz-1’in pro-IL-1β ve pro-IL-18’i enflamatuvar sitokinler olan IL-1β ve IL-18’e olgunlaştırması ve nihai olarak bir programlanmış hücre ölümü biçimi olan piroptozun meydana gelmesi yer almaktadır. Kaspaz-1, bu kritik konumu nedeniyle önemli bir terapötik hedef olmasına rağmen, günümüzde klinikte kullanımı onaylanmış seçici bir inhibitörü henüz bulunmamaktadır. Mevcut peptit temelli inhibitörlerin düşük metabolik kararlılık ve sınırlı membran geçirgenliği gibi dezavantajlarını aşmak adına; yüksek biyoyararlanım potansiyeline sahip ve seçici yeni küçük molekül inhibitörlerin tasarımı büyük önem taşımaktadır. Bu tez çalışması kapsamında, 29 referans bileşikten oluşan bir veri seti üzerinden farmakofor, iskelet ve elektroyapı benzerliği temelli bir sanal tarama protokolü uygulanmıştır. Bu protokol aracılığıyla çeşitli kütüphanelerinden belirlenen 14.884 özgün bileşik, kaspaz-1 kristal yapısına karşı moleküler yerleştirme çalışmalarına tabi tutulmuştur. Moleküler yerleştirme sonuçlarına göre -8,0 kcal/mol ve altında bağlanma serbest enerjisine sahip 649 bileşik belirlenmiş; bu bileşikler arasından aktif bölgedeki kritik amino asit kalıntıları ile etkileşim kurma kapasitelerine göre öncelikli 30 aday seçilmiştir. Seçilen adaylar yapısal kararlılıklarını test etmek amacıyla moleküler dinamik simülasyonlarına tabi tutulmuştur. Simülasyonlar sonucunda; başlangıç pozunu ve aktif bölge etkileşimlerini yüksek kararlılıkla koruyan üçü kumarin, biri pirazol-benzofuran ve biri de sülfonamid çekirdeğine sahip 5 inhibitör adayı (öncü) bileşik saptanmıştır. Kumarin iskeletinin potansiyel bir farmakofor yapı olarak öne çıkması üzerine çeşitli kumarin türevleri hesaplamalı ve deneysel çalışmalara dahil edilmiştir. Yapılan in vitro çalışmalar sonucunda K14 bileşiğinin 9.88 uM IC50 değeri ile en yüksek inhibitör aktiviteye sahip olduğu belirlenmiştir. Gerçekleştirilen enzim kinetiği analizleri, bu bileşiğin kaspaz-1 üzerinde karışık tipte inhibisyon mekanizması sergilediğini ortaya koymuştur. Deneysel olarak gözlenen bu karışık mekanizmanın ardından yürütülen moleküler dinamik simülasyonları, bileşiğin kaspaz-1'in anahtar tuz köprüsü ve regülasyon kalıntıları ile etkileşerek allosterik bölgede kararlı konformasyona ulaştığını göstermiştir. Hem deneysel kinetik veriler hem de hesaplamalı bulgular, keşfedilen kumarin türevinin özgün bir allosterik inhibitör olduğunu doğrulamaktadır. K14 bileşiğinin klinik öncesi değerlendirmesi amacıyla yürütülen hesapsal ADME analizleri; molekülün hiçbir ilaçlanabilirlik kuralını ihlal etmediğini, referans inhibitör VX-765'e kıyasla çok daha yüksek bir teorik gastrointestinal emilim profiline sahip olduğunu göstermiştir. Bileşiğin sistemik dolaşımdaki kaderini ve taşıma kapasitesini belirlemek amacıyla gerçekleştirilen sığır serum albümini (BSA) ile spektroskopik bağlanma çalışmaları; K14’ün albümine termodinamik açıdan kendiliğinden (ΔG0 = -35.088 kJ/mol) ve hidrofobik etkileşimlerin domine ettiği statik-dinamik karma bir sönümleme mekanizmasıyla bağlandığını ortaya koymuştur. 298 K sıcaklıkta gerçekleştirilen analizlerde, bağlanma sabiti (Ka) 11,56 x 105 M-1 olarak hesaplanmış olup bu değer molekülün plazma proteinleri tarafından taşınması için ideal afinite aralığında olduğunu göstermiştir. In silico moleküler kenetleme ve MD validasyonları, bu güçlü bağlanmanın BSA’nın temel ilaç taşıma cebi olan Site IIA (Sudlow I) bölgesinde gerçekleştiğini doğrulamıştır. Elde edilen bütüncül bulgular, optimize edilmiş farmakokinetik profile ve yüksek oral biyoyararlanım potansiyeline sahip kumarin temelli küçük moleküllerin, peptidomimetik inhibitörlerin zayıf ADME bariyerlerini aşabilecek, kaspaz-1 hedefli seçici yeni nesil allosterik ilaç adayları olarak güçlü bir terapötik potansiyel taşıdığını kanıtlamaktadır.