Synthesis of chlorotoxin and its derivatives as enzyme inhibitors
Klorotoksin ve türevlerinin enzim inhibitörü olarak sentezlenmesi
- Tez No: 474925
- Danışmanlar: YRD. DOÇ. DR. SALİH ÖZÇUBUKÇU, DOÇ. DR. CAN ÖZEN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Son zamanlarda, küçük organik moleküllere kıyasla son derece seçici ve etkili olduğu için peptitler yoğun bir şekilde çalışılmış ve ilaç endüstrisinde faydaları kanıtlanmıştır. Biyolojik ve farmakolojik açıdan önemli bir peptit olan klorotoksin (CLTX) kanser çalışmalarında kullanılan önemli peptitlerden biri olmuştur. 4 kDa civarında moleküler kütlesiyle CLTX, İsrail akrebinin (Leirius quinquestriatus) zehir matriksinden çıkartılmış olup, 36 amino asit ve 4 disülfür köprüsü içermektedir. CLTX, çinko içeren ve hücre dışındaki bileşenleri parçalayabilen matriks metalloproteinaz-2 (MMP-2) enzimi ile girdiği güçlü etkileşme ve inhibisyonu dolayısı ile bilinmektedir. Bu tezde, CLTX ve türevleri 9-florenilmetiloksikarbonil (Fmoc) stratejisi temel alınarak mikrodalga yardımlı katı faz peptit sentezi (KFPS) ile CLTX'in MMP-2 üzerindeki inhibisyonunu açıklamak ve geliştirmek için sentezlenmiştir. Yerleştirme (docking) önçalışmalarının sonuçları temel alındığında, lizin-15 pozisyonu MMP-2'nin katalitik çinko iyonuna çok yakın olduğu görülmüştür. Bu sonuçların ışığında, kimyevi modifikasyonlara uygun oldukları ve protein etkileşim ilmik (loop) bölgesinde yer aldıkları için, modifiye edilecek amino asit rezidülerine iki pozisyon daha (lizin-23 ve histidin-10) eklenmiştir. Lizin rezidülerinin modifikasyonunda, uzatma tepkimeleri farklı sayılardaki karbonlu üç farklı amino asitle (glisin, metiyonin ve sistein) gerçekleştirilmiştir. CLTX sentezinde, metiltritil (Mtt) grubunun seçici olarak uzaklaştırılmasıyla modifikasyonları katı destekte yapabilmek amacıyla Mtt korumalı lizin kullanılmıştır. MMP-2 inhibisyonu denemesi, doğal CLTX ve lizin-15 modifikasyonlarının ikisi üzerinde uygulanmıştır. Histidin-10 rezidü modifikasyonları, Fmoc-Dap(N3)-OH'nin histidin yerine kullanılmasıyla, katı fazda bakır(I) katalizörlü azit-alkin halkasal katılma tepkimesi (CuAAC-SP) propargil alkol ve propargil amin kullanılarak modifiye edilmiştir. Bu tepkimenin sonunda triazol halkası fazladan bağlanma mevkili histidin analoğu olarak oluşturulmuştur. Biyolojik aktivite denemeleri modifiye edilmiş tamamlanan CLTX'ler üzerinde uygulanmıştır. Sonuç olarak, sekiz farklı CLTX modifikasyonlarının (lizinlerin ikisi için üç ve histidin için iki adet) sentezlenmesi planlanmıştır. Lizin-15 modifikasyonlarının ikisinin sentezi ve aktivite testleri tamamlanmıştır. Beklenenin aksine, lizinden modifiye edilmiş CLTX türevleri inhibisyonu artırmaktan ziyade MMP-2 aktivitesini P8F 2 kat ve P7F 1,5 kat artırmıştır. Lizin rezidüsünden (biri lizin-15'te ve üçü lizin-23'te olmak üzere) modifiye edilen dört CLTX başarıyla sentezlenmiş ve aktivite denemeleri yapılacaktır. Histidin-10 modifikasyonları için optimizasyon çalışmaları kısa bir test peptitinde (6 amino asit sıralı) başarıyla tamamlanmıştır. Optimize edilmiş modifikasyon prosedürlerini CLTX'in üzerinde uygulanacaktır.
Özet (Çeviri)
Over the last decades, peptides have been heavily studied and proven beneficial in drug industry due to their high selectivity and potency compared to small organic molecules. A biologically and pharmaceutically significant peptide, chlorotoxin (CLTX), is one of the important peptide used in cancer studies. It is a neurotoxin, isolated from the venom matrix of Israeli Scorpion, Leirius quinquestriatus and it contains 36 amino acids and four disulfide bridges at a molecular mass of about 4 kDa. CLTX is mostly known for having strong interaction and inhibition with the matrix metalloproteinase-2 (MMP-2) enzyme, which is a zinc dependent enzyme and able to cleave all constituents in extracellular matrix. In this thesis, CLTX and its derivatives were synthesized with the microwave assisted solid phase peptide synthesis (SPPS) based on 9-fluorenylmethyloxy-carbonyl (Fmoc) chemistry strategy in order to explain and improve inhibition of CLTX on MMP-2. Based on the preliminary docking results, lysine-15 position has a close proximity to catalytic zinc ion of MMP-2. In the light of these findings, two more positions (lysine-23 and histidine-10) were included to amino acid residues that will be modified because they were amenable to chemical modifications and located in protein interaction loop regions. In the modifications of lysine residues, elongation reactions were performed with three different amino acids with different number of carbons (glycine, methionine and cysteine). Methyltrityl (Mtt) protected lysine was used in the synthesis of CLTX in order to make the modifications on the solid support by the selective deprotection of Mtt group. In the modification of histidine-10 residue, Fmoc-Dap(N3)-OH were used instead of histidine and modified by using copper(I) catalyzed azide-alkyne cycloaddition on solid phase (CuAAC-SP) with propargyl alcohol and propargyl amine. At the end of this reaction triazole ring was formed as a histidine analogue with an extra binding site. Biologic activity assays were applied on finalized modified CLTXs. As a result, it was planned to synthesize eight different CLTX modifications (three for two of lysines and two for histidine). Synthesis and activity tests of two of lysine-15 modifications were completed. Unexpectedly, lysine modified CLTX derivatives increased MMP-2 activity, 2 fold for P8F and 1.5 fold for P7F, rather than inhibition. Four modified CLTXs at lysine residue (one of them at lysine-15 and three of them at lysine-23) were successfully synthesized and activity assays will be completed. Optimization studies for the histidine-10 modifications were successfully completed on a short test peptide (6 amino acid sequenced). The optimized modification procedures will be applied to CLTX.
Benzer Tezler
- Synthesis of peptide inhibitors for matrix metalloproteinase-2 and angiotensin converting enzyme
Matriks metalloproteinaz-2 ve anjiyotensin dönüştürücü enzim için peptit inhibitörleri sentezi
BURÇE ÇİFÇİ
Yüksek Lisans
İngilizce
2014
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. SALİH ÖZÇUBUKÇU
DOÇ. DR. CAN ÖZEN
- Synthesis of polyhydroxybutyrate and its copolymers by alcaligenes latus and alcaligenes eutrophus
Polihidroksibütirat ve kopolimerlerinin alcaligenes latus ve alcaligenes eutrophus ile sentezlenmesi
ZEYNEP GÜMÜŞYAZICI
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
BiyoteknolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRDAL ALAEDDİNOĞLU
- Synthesis of silican-germanium by high dose germanium ion implantation into silican
Silisyum içine yüksek doz germanyum iyon ekimi ile silisyum-germanyum sentezlenmesi
MEHMET ŞAHİN
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. RAŞİT TURAN
- Synthesis of a dimeric cyclodextrin as an artificial enzyme
Bir yapay enzim olarak dimerik siklodekstrin sentezi
PINAR TAŞTAN
Yüksek Lisans
İngilizce
1999
BiyokimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyokimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ENGİN UMUT AKKAYA
- Fosforil diazo asetaldehitleri sentez yöntemleri
Synthesis of phosphoryl diazoacetaldehydes
SİBEL HOCAOĞLU
