Bazı Sekonder Metabolitlerin HIV-1 Kapsit Proteini Oligomerizasyonuna Etkisinin Araştırılması

Abstract

HIV-1 enfeksiyonu dünya çapında küresel bir sağlık sorunu olmaya ve mevcut tedavilerin yanında yeni antiviral ajanlara olan ihtiyaç artmaya devam etmektedir. HIV-1'in yaşam döngüsünde önemli bir rol oynayan kapsid proteini, virüsün yapısal bütünlüğünü sağlamanın yanı sıra ters transkripsiyon ve viral genomun konakçı hücre genomuna entegrasyonu gibi kritik adımları da düzenlemektedir. Bu nedenle kapsid proteini, ilaç geliştirme aşamalarında giderek daha fazla öne çıkan bir hedef haline gelmiştir. Bu tez çalışmasında, Türkiye'deki mikroorganizma ve bitkilerden ve izole edilen Bedir Grup sekonder metabolitlerin HIV-1 kapsid ile etkileşim potansiyeli araştırılmıştır. Tez kapsamında 279 sekonder metabolit HIV-1 kapsid monomeri ile moleküler yanaştırma yapılmış ve en yüksek bağlanma skoruna sahip moleküller seçilerek deneysel çalışmalarda incelenmiştir. Deneysel aşamada iki farklı biyofiziksel yöntem kullanılmıştır. Protein stabilitesi üzerindeki etkileri değerlendirmek için Diferansiyel Taramalı Florimetre (DSF) ve oligomerleşme kinetiği üzerindeki etkileri incelemek için oligomerizasyon deneyi kullanılmıştır. DSF analizinde, MD-MG-03 ve MD-MG-04 molekülleri proteinin erime sıcaklığını azaltırken, kapsid oligomerizasyon deneyinde ATB-01 ve ATB-05 molekülleri oligomerizasyonu önemli ölçüde hızlandırmıştır. HİV-1 kapsid doğada monomer ve multimer formda bulunabilir. Moleküllerin HİV-1 kapsid multimeri ile etkileşimini incelemek için dört monomerden oluşan bir kapsid multimeri oluşturulmuştur. Bu multimer yapı üzerine, MD-MG ve ATB grubu molekülleriyle moleküler yanaştırma uygulanmıştır. En iyi moleküler yanaştırma sonuçlarında moleküller kapsid monomerinde C-terminal bölgeye, kapsid multimerde üç farklı hekzamerin etkileştiği bölgeye bağlanmış görünmektedir. Moleküllerin HİV-1 kapsid proteini ile etkileşimini anlayabilmek için daha fazla deneysel ve hesaplamalı çalışma yapılması gerekmektedir.

HIV-1 infection remains a major global public health concern, and the search for new antiviral agents continues alongside existing therapies. The capsid (CA) protein plays crucial roles in HIV-1 replication including nuclear entry, reverse transcription, and integration making it an attractive target for drug development. In this thesis, 279 secondary metabolites isolated from microorganisms or plants in Türkiye by Prof. Dr. Erdal Bedir's group were screened for HIV-1 CA binding potential using molecular docking. Simulations were performed on the CA monomer, and compounds with high binding scores were experimentally tested. Two biophysical assays were employed: the capsid assembly assay to evaluate effects on oligomerization kinetics, and Differential Scanning Fluorimetry (DSF) to assess changes in CA thermal stability. Among tested compounds, ATB-01 and ATB-05 were found to increase CA oligomerization rate, while MD-MG-03 and MD-MG-04 decreased CA melting temperature in DSF. Since HIV-1 CA also exists as a multimer, additional docking studies were conducted on a multimeric CA model encompassing all capsid-capsid interaction sites. Notably, most compounds showed their best binding at the tri-hexamer interface. MD-MG-03 and MD-MG-04 exhibited similar docking scores for monomer and multimer, while ATB-01 and ATB-05 had improved scores at the tri-hexamer interface. These results suggest that selected natural compounds may interact with HIV-1 CA in distinct modes. Further computational and experimental studies are needed to better understand their mechanisms of action and evaluate their relevance for CA-targeted antiviral research.