Hücre Zarındaki Taşıyıcı Proteinler

 
 
Sinir hücreleri arasındaki sinyal aktarımı, iki sinir hücresi arasında bulunan sinaps bölgelerine salgılanan nörotransmitterlerle sağlanır. Salgılanmış nörotransmitterler sinir hücrelerinin zarlarında bulunan proteinler aracılığıyla Na+/Cl-  ile eşlenmiş şekilde hücre içerisine geri alınır.  Bu proteinlere Na+/Cl- ile eşleşen nörotransmitter taşıyıcıları (kısaca NENT, veya İngilizce kısaltması ile NSS) denmekte olup, bu proteinler çeşitli nörolojik aksaklıkların ve hastalıkların tedavisinde kullanılan ilaçlara hedef oluşturmaktadır. NENT’leri hedef alan ilaçlara örnek olarak  nörotransmitter alımını inhibe eden (engelleyen) ilaçlar verilebilir. Bunlar, çok sayıda yan etkilere sahip olmalarına karşın antidepresan tedavisi için en yaygın kullanılan stratejidir. Antidepresan ilaçlara örnek olarak, nöroadrenalin geri alınımını engeleyen Impramine (Tofranil) ve serotonin geri alınımını engelleyen Fluoxetine (Prozac) gösterilebilir. Bunun yanında NENT’ler, tedavi amaçlı ilaçlara ek olarak, kokain, amfetamin ve benzeri yasa-dışı/keyif-verici ilaçların da hedefidirler.
Etkin ilaç tasarımı için ilacın hedefi olan, başka bir deyişle ilacın etki edeceği/bağlanacağı proteinlerin çalışma prensiplerinin detayları ile anlaşılması son derece önemli ve gereklidir. Deneylerin bu mekanizmalarla ilgili sadece kısıtlı bilgi sağlayabilmesi, tıbbi araştırmalarda bilgisayar ortamında gerçekleştirilen hesaplamalı simülasyonları gerekli kılmıştır. Laboratuvarımız; Moleküler Dinamik Simülasyonlarını fizik ve mühendislik prensipleriyle birleştirerek, her biri birer biyomoleküler makine olan, NENT proteinlerinin çalışma mekanizmalarını modellemektedir. Modellemeler sonucunda çalışma mekanizmaları ile ilgili elde edilen detaylı bilgiler, bu taşıyıcı proteinlerin aktivitelerinin/işlevlerinin nasıl regüle/inhibe edilebileceği konusunda son derece önemli bilgiler sağlamaktadır. Dolayısıyla modellemelerin ilaç tasarımında ve geliştirilmesinde çok önemli bir yeri vardır.
 

  

İlgili Makaleler:

1. Gur, M., Golcuk, M., Yilmaz, S. Z., Taka, E. (2019). Thermodynamic first law efficiency of membrane proteins. Journal of Biomolecular Structure & Dynamics, 1-11.

2. Gur, M., Cheng, M. H., Zomot, E., Bahar, I. (2017). Effect of dimerization on the dynamics of neurotransmitter: sodium symporters. The Journal of Physical Chemistry B, 121(15), 3657-3666. (Müşterek sorumlu yazar)

3. Gur, M., Zomot, E., Cheng, M. H., Bahar, I. (2015). Energy landscape of LeuT from molecular simulations. The Journal of Chemical Physics, 143 (24), 243134.

4. Zomot, E., Gur, M., Bahar, I. (2015). Microseconds simulations reveal a new sodium-binding site and the mechanism of sodium-coupled substrate uptake by LeuT. Journal of Biological Chemistry, 290(1), 544-555.

5. Das, A., Gur, M., Cheng, M. H., Jo, S., Bahar, I., Roux, B. (2014). Exploring the conformational transitions of biomolecular systems using a simple two-state anisotropic network model. PLOS Computational Biology, 10(4), e1003521.

Çalışmayı Destekleyen Kurumlar:

Türkiye Bilimler Akademisi (TÜBA)

Çalışmaya Dahil Laboratuvar Üyeleri: 

Mert Gölcük ve Sema Zeynep Yılmaz