İlkin YAPICI, Hasan DEMİRCİ
Abant Tıp Dergisi - 2025;14(3):208-224
Amaç: İnsan Cu/Zn süperoksit dismutazının (hSOD1), mutasyonları amiyotrofik lateral skleroz (ALS) hastalığına yol açan bir antioksidan enzimin, fizyolojik koşullara yakın sıcaklıklarda yüksek çözünürlüklü yapısını belirlemek. SOD1 doğası gereği dinamik bir proteindir; bu nedenle, yapısının ortam sıcaklığında yakalanması, sıcaklığın konformasyonel dağılımı, esnekliği ve hem kataliz hem de hastalıkla ilişkili fonksiyonel durumları nasıl şekillendirdiğini anlamak açısından önemlidir. Gereç ve Yöntemler: Rekombinant hSOD1, E. coli'de ifade edilip afinite ve boyut dışlama kromatografisi ile saflaştırıldı ve oda sıcaklığında kristalize edildi. Seri sinkrotron kristalografisi (SSX) verileri, 293 K sıcaklıkta PETRA III tesisindeki EMBL P14 -2 Time -Resolved Experiments with Crystallography (T-REXX) hüzme hattında toplandı ve 100 K'de Diamond Light Source (I03) hattında toplanan kriyojenik veri seti ile karşılaştırıldı. Her iki veri seti CCP4 suite ve PHENIX paketleri kullanılarak işlendi ve rafine edildi. B -faktör dağılımları, kalıntı bazında RMSD değerleri ve konformasyonel farklılıklar sıcaklığa bağlı etkileri niceliksel olarak değerlendirmek için analiz edildi. Bulgular: Ortam sıcaklığında belirlenen SOD1SSX yapısı 2.3 Å çözünürlüktedir (PDB ID:9XJ0, bu çalışma) ve 2.37 Å çözünürlüklü kriyojenik karşılığı (SOD1CRYO, PDB ID:9XJI, bu çalışma) ile büyük ölçüde örtüşmektedir; her ikisi de aynı kristalizasyon koşullarında ve hekzagonal P6 3 uzay grubunda elde edilmiştir. Kriyosoğutma, birim hücre hacminde %3.8'lik bir daralma ve moleküler yüzey hacminde %5.2'lik bir azalma ile sonuçlanmıştır. Genel benzerliğe rağmen, ortam sıcaklığındaki modelde özellikle Ser25 -Asn26, Leu67 -Glu77, Ile99 ve Asp109 -His110 -Cys111 yan zincir üçlüsünü içeren çözünebilir döngülerde ve dimerizasyon arayüzündeki Asn53 kalıntısında yerel konformasyonel farklılıklar gözlenmiştir. betaeta -varil motifi sabit kalırken, bu bölgeler agregasyon ve ilaç bağlanmasıyla ilişkili redoks ve metal duyarlı bölgelerle örtüşmektedir. Sonuç: Sıcaklık, SOD1'in lokal dinamiklerini dimerik yapısını değiştirmeksizin düzenler. Ortam sıcaklığında elde edilen model, ilaca hedeflenebilir esnek ve kimyasal olarak erişilebilir bölgeleri ortaya koymakta ve yanlış katlanma ile agregasyonu tetikleyen ALS ilişkili mutasyon bölgeleriyle örtüşmektedir. Sıcaklık etkilerinin dikkate alınması, yapı temelli ilaç tasarımında fizyolojik konformasyonların hedeflenmesi açısından kritik önemdedir. Bu yapı, SOD1'in katlanma, yanlış katlanma ve ligand etkileşimlerinin zaman çözünürlüklü kristalografi ile gözlemlenmesine yönelik gelecekteki çalışmalar için bir temel oluşturmaktadır.
