بخشی از مقاله
پزشکي شخصي: بررسي محاسباتي تاثير Missense SNP ها بر ميانکنش سيکلواکسيژناز-١ و آسپيرين
خلاصه
آسپيرين يک داروي متداول ضد التهابي غير استروييدي است که اثر خود را توسط مهار آنزيم سيکلواکسيژناز ايزوآنزيم ٢ اعمال مي کند. اين دارو مي تواند به سيکلواکسيژناز-١ متصل شده و موجب مهار آن مي گردد که منجر به بروز عوارض جانبي متعددي مي شود. در پيشبرد اهداف پزشکي شخصي و حذف عوارض جانبي، در اين مطالعه با شبيه سازي ملکولي آسپيرين و سيکلواکسيژناز-١ و امتياز بندي هر SNP بر مبناي DOCK Amber score اثرSNP هاي تغيير دهنده ي اسيد آمينه بر روي تغيير مهارکنندگي آسپيرين بررسي شده است . نتايج نشان مي دهد که SNP هاي مختلف بر روي اتصال آسپيرين به سيکلواکسيژناز-١ نقش دارند. از بين اسيد هاي آمينه بررسي شده RA١٢٠ و RQ١٢٠ در اثر اتصال آسپيرين به آنزيم مهار مي شوند و RA١٢٠ کم ترين عدد منفي را دارا است که ابن يافته با مهار عملکرد آسپيرين مطابق است . در مجموع مي توان نتيجه گيري کرد که افراد با SNP هاي مختلف درجات متفاوتي از عوارض را تجربه مي کنند و افرادي که داراي پروتئيني با SNP هايي با DOCK Amber score کمتر منفي هستند مي توانند آسپيرين را با عوارض کمتري تجربه نمايند. به علاوه ، نتايج بدست آمده يک الگوي محاسباتي زير جمعيتي را براي عوارض جانبي وابسته به سيکلواکسيژناز-١ پيشنهاد مي کند که مي تواند پايه اي براي تحقيقات فارماکوژنتيکي آينده باشند.
کلمات کليدي : آسپيرين ، سيکلواکسيژناز-١، SNP، پزشکي شخصي
مقدمه
آسپيرين (استيل ساليسيليک اسيد) - مرسوم ترين داروي ضد التهابي غير استروييدي (NSAID) - حدود ١٠٠ سال است که به علت خواص ضد التهابي، ضد درد و ضد تب تجويز ميشود ( ١ . گزارش شده است که مصرف يک عدد آسپيرين در روز موجب کاهش احتمال حمله قلبي و بسياري از بيماريهاي وابسته به سن ميشود (٢ . آسپيرين به طور برگشت ناپذير توسط استيلاسيون سرين ٥٣٠ و جلوگيري از اتصال آراشيدونيک اسيد موجب مهار آنزيم سيکلواکسيژناز ميشود ( ٣و٤ . سيکلواکسيژناز آنزيمي با وزن مولکولي ٧٢ کيلو دالتون است که داراي ساختار همودايمر و سراسر غشايي ميباشد و به ميزان زيادي در شبکه آندوپلاسمي سلول هاي توليد کننده پروستانوئيد وجود دارد ( ٥ . اين آنزيم دو واکنش متفاوت سيکلواکسيژنازي و پراکسيدازي را کاتاليز ميکند ( ٦)، که آسپيرين تنها واکنش سيکلواکسيژنازي آنزيم را مهار ميکند .دو ايزوزيم از اين آنزيم وجود دارد که توليد پروستوگلاندين را کاتاليز ميکنند: سيکلواکسيژناز-١ پيوسته در بيشتر بافتها به طور دائم بيان مي شود ( ٧و٨) و مسئول توليد پروستوگلاندين مربوط به هموستازي بدن ميباشد (٩)، در حالي که سيکلواکسيژناز- ٢ (٦٢% توالي آمينو اسيدي يکسان با سيکلواکسيژناز- ١ دارد) فرم القايي است که در حين مراحل التهابي سنتز ميشود ( ١٠و١١ . با وجود اثرات درماني اين دارو ، در ٢٥% افرادي که از داروهاي ضد التهابي غيراستروئيدي مصرف ميکنند برخي از عوارض جانبي مانند اختلالات گوارشي گزارش شده است (١٢ . در مطالعه اي در کشور انگلستان ، نشان داده شده است که بيش از ٦٠% مرگ و ميرهاي ناشي از مصرف داروها به علت پاسخ دهي نامناسب بدن به آسپيرين است (١٣). پاسخ دهي متفاوت به داروها و هم چنين بروز عوارض جانبي در درجات مختلف در افراد جمعيت ميتواند به علت پليمورفيسم هاي موجود در ژن هاي کد کننده آنزيم هاي متابوليزه کننده ، حمل کننده و هدف داروها باشد. به طور جالب توجه ، اثرات درماني دارو آسپرين با مهار سيکلواکسيژناز-٢ ايجاد ميشود در حالي که عوارض جانبي به دليل مهار سيکلواکسيژناز-١ ميباشند (١٤ . تاکنون طي تحقيقات پزشکي شخصي، مطالعاتي به منظور شناسايي پليمورفيسم هاي دخيل در اثرگذاري و هم چنين پيدايش عوارض توسط آسپيرين انجام گرفته است ، با اين حال نتايج ناکافي بوده است . در اين مطالعه ، باتوجه به اهميت حذف عوارض جانبي داروي آسپرين ، ميانکنش آسپيرين و آنزيم سيکلواکسيژناز-١ و تاثير تغييرات تک نوکلئوتيدي که منجر به تغيير در اسيد آمينه اين آنزيم مي شوند، به صورت محاسباتي بررسي شده است .
روش ها
ايجاد فايل توالي انساني پروتئين سيکلواکسيژناز-١ و جهش زايي به دليل عدم وجود ساختار کريستالوگرافي انساني ساختار سيکلواکسيژناز-١ به روش مدل سازي آماده شد. به اين منظور، از پروتئين سيکلواکسيژناز-١ از نوع گوسفندي (PDB کد QG١٤) که داراي ٩٦% همساني با نوع انساني است به عنوان ساختار اوليه استفاده شد. سپس در ساختار حاصل ، ٤٤ آمينواسيد متفاوت در انسان و گوسفند به نوع انساني جهش يافت (١٥)، هم چنين با استفاده از اين برنامه ساختارهاي حاوي SNP هاي مختلف نيز ساخته شد. به دليل در دسترس نبودن ساختار کريستالوگرافي همراه با آسپيرين شبيه سازي اين دارو در ساختار توسط برنامه ي PHENIX نسخه ١.٧.٢-٨٦٩ انجام گرفت ( ١٦ . در نهايت شبيه سازي اتصال سيکلواکسيژناز- ١ و آسپيرين توسط برنامه ي UCSF DOCK٦٤ صورت گرفت که امتياز بندي نهايي SNP ها با استفاده از يکي از بخش هاي اين برنامه به صورت Amber score DOCK بيان شد (١٧و ١٨).
نتايج و بحث
محاسبات انرژي نشان دادند که ساختار پروتئيني انساني شده با نوع گوسفندي سازگار بوده ، هم چنين ساختار هاي داراي SNP هم از نظر ممانعت هاي واندروالسي کمتر از حد آستانه هستند و ساختار بدست آمده براي مطالعات بعدي مناسب است .
شبيه سازي اتصال سيکلواکسيژناز- ١ و آسپيرين سه نتيجه در بر داشت که از ميان آن ها تنها يک ساختار جهت گيري صحيح آسپيرين را نشان ميدهد (شکل ١ . اين ساختار با توجه به اهميت چهار اسيد آمينه اصلي قطبي که در مطالعات قبلي ذکر شده اند انتخاب شد (١٩). شکل -١ آسپيرين را قبل از استيله کردن سرين نشان مي دهد که داراي پيوند هيدروژني با اين چهار اسيد آمينه اصلي است .
DOCK Amber score نشان دهنده ميزان انرژي آزاد شده در حين تشکيل پيوند است که با استفاده از اين پارامتر قدرت انرژي پيوند سنجيده ميشود با استفاده از جهت يابي انتخابي از آسپيرين ، قدرت انرژي پيوند هيدروژني ميان آسپيرين و چهار اسيد آمينه نام برده در پروتئين هاي حاوي SNP هاي مختلف محاسبه شده و براي SNP بر حسب منفي بودن امتياز دهي DOCK Amber در جدول ١ مرتب شده است .
جدول ١: SNP مختلف بر حسب امتياز دهي DOCK Amber
در حقيقت هر چه DOCK Amber score منفيتر باشد ، انرژي آزاد شده اتصال بيشتر و در نتيجه ميانکنش ها و از جمله پيوندهاي هيدروژني قويتر بوده و آسپيرين به ميزان بيشتري آنزيم را استيله و مهار ميکند. بر اين اساس و در مقايسه با پروتئين طبيعي دو الگوي زيرجمعيتي قابل توصيف است ، و ميتوان پيش بيني کرد که احتمالا اثر مهاري آسپرين بر روي SNP هاي داراي DOCK Amber score منفيتر شامل موقعيت هاي ١٣٨، ٤٣٤، ٤٨١، و ١٠٢ بيشتر است و بالعکس SNP هاي
