To elucidate the interaction mechanism of CNS selective carbamate-type cholinesterase (CHE) inhibitor rivastigmine with dsDNA by multi-spectroscopic, electrochemical, and viscosimetric methods
CNS selektif karbamat tipi kolinesteraz (CHE) inhibitörü rivastigmin'in dsDNA ile etkileşim mekanizmasının multispektroskopik, elektrokimyasal ve viskozimetrik yöntemler ile aydınlatılması
- Tez No: 737964
- Danışmanlar: PROF. AYŞEGÜL GÖLCÜ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2022
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 83
Özet
Alzheimer hastalığı (AH), yaşlıları etkileyen ve ölümlerinİn ana nedeni olan bir demans türüdür. Nörodejeneratif bozukluklardan kaynaklanan beyindeki hücre ölümü, Alzheimer hastalığının asıl nedeni olarak önesürülüyor ve zamanla hastanın bilişsel işlevini, öğrenme kapasitesini, yeni bilgileri hatırlama kapasitesini bozar ve sonunda konuşma bozukluğuna ve ölüme yol açar. Bu sorunlar, yetersiz semptomatik tedaviler nedeniyle daha da kötüleşebilir aynı zamanda Alzheimer tedavisi olmadan, 75 yaşın üzerindeki demanstan ölümler her 20 yılda neredeyse iki katına çıkıyor. Alzheimer hastalığının tedavisi olmamasına rağmen, Rivastigmin tartarat, Galantamin ve Donepezil gibi asetilkolinesteraz inhibitörleri kolinesterazların etkilerini azaltmaya ve semptomları geçici olarak hafifletmeye yardımcı olabilir. Son yıllarda Alzheimer hastalığı için yeni tedavilerin yanı sıra klinik deneylerin oluşturulması ve geliştirilmesi bilim adamlarının dikkattini çekiyor. Rivastigmin tartrat (RT) bir karbamat türevi ve moleküler formülü C18H28N2O8 olan bir kolinesteraz inhibitörüdür. Hafif ila orta derecede Alzhimer ve Parkinson hastalığı tedavisinde kullanılır. Bir kolinesteraz inhibitörü olarak RT, hem asetilkolinesteraz (AChE) hem de butirilkolinesteraz (BuChE) enzimlerini inhibe ederek, kolinesteraz tarafından asetilkolin yıkımının geri dönüşümlü inhibisyonunu arttırır, böylece beyindeki ACh seviyesini yükselterek, kolinerjik fonksiyonu güçlendirir. Deoksiribonükleik asit, yaşam boyunca genetik bilgiyi taşımaktan ve gelecek nesillere aktarmaktan sorumlu büyük bir moleküldür. Küçük moleküllerin DNA'ya bağlanma mekanizması üzerine farmasötik ve biyokimyasal araştırmalar, DNA'nın yapısal özelliklerinin anlaşılmasına, ilaçların DNA ve RNA'ya bağlanma yöntemlerinin ve potansiyel toksisite konumlarının karakterize edilmesine önemli bir katkı sağlar. Yaptığımız literatür araştırmalarında bugüne kadar RT ve dsDNA arasındaki etkileşim mekanizmasıa rastlanmadı. Bu nedenle kullananların daha sağlıklı ve kaliteli yaşamlarına destek olabileceğine katkıda bulunması ihtimali göz önünde bulundurarak, olası yan etkilerin değerlendirilebileceği düşüncesi ile RT ve çift sarmallı deoksiribonükleik asit (dsDNA) arasındaki etkileşim mekanizması farklı analitik teknikler kullanarak incelenmiştir. Küçük moleküller, kovalent veya kovalent olmayan etkileşimler yoluyla DNA ile reaksiyona girebilir. Kovalent bağlama, bir ilacın DNA'ya geri dönüşümsüz bağlanması olarak tanımlanır ve DNA döngüsü, bu ilaçlar tarafından inhibe edilir. Kovalent olmayan bağlanma ise küçük moleküller ve DNA arası zayıf etkileşimler şeklindedir ve interkalasyon, küçük oluk, büyük oluk ve elektrostatik bağlanma modlarından oluşur. İnterkalasyon modunda, ilaç DNA baz çiftleri arasına girer ve DNA baz çiftleri arasındaki hidrojen bağlarını geri dönüşümsüz olarak kırar. DNA, interkalasyon sonucunda genişleme ve uzama gibi yapısal değişikliklere uğrar. Ayrıca transkripsiyon ve replikasyonu baskılayarak gelişen kanser hücrelerinde ve DNA onarım mekanizmalarında fonksiyonel değişikliklere neden olabilir. Oluk bağlama modunda, ilaç DNA'nın küçük veya büyük oluğuna bağlanır. DNA bağlayıcı proteinler daha büyük yapılara sahiptir ve çoğu, büyük DNA oluklarıyla etkileşime girerken, küçük moleküller genellikle küçük oluklara bağlanmayı tercih eder. Genellikle küçük moleküller, Van der Walls etkileşimi ve hidrojen bağı yoluyla DNA'nın küçük oluğuna bağlanır. Hidrojen bağları, küçük oluk bağlayıcı moleküllerin adenin (N3) ve timin (O2) bazlarına bağlanmasıyla oluşturulur. Elektrostatik bağlanma, molekülün positif yüklü iyonlar ve negatif yüklü şeker-fosfat omurgaları arasındaki dış etki olarak tanımlanır. Bu etkileşim fosfat gruplarının sahip oldukları negatif yükünü nötralize eder ve DNA'nın kararlılığını arttırır. Bu çalışmada, RT ve dsDNA arasındaki etkileşim mekanizmasını araştırmak için, UV, floresans, termal denatürasyon, elektrokimyasal ve viskozite ölçümleri dahil olmak üzere fizyolojik durumlar altında çeşitli analitik ve spektroskopik yöntemler uygulanmıştır. UV-Vis gibi yaygın olarak kullanılan ve uygun maliyetli bir spektroskopik yöntem kullanılarak, ilacın spektrumundaki değişimler analiz edildi ve RT için bağlanma sabiti (Kb), 6.50×104 M-1 olarak hesaplanmıştır ve bu değer etidyum bromür gibi interkalatörler için bilinen değerden (107 L·mol-1) daha düşük olduğundan dolayı, RT'nin oluk bağlama modu ile dsDNA ile etkileşime girdiği öne sürülmüştür. Ek olarak, termal denatürasyon çalışmaları da, bir UV/VIS spektrofotometre kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu yaklaşım, dsDNA-RT kompleksinin stabilitesini ve etkileşim modunu belirlemek için önemlidir. Çift sarmal yapının kararlılığı için kritik olan erime sıcaklığı (Tm), RT için hesaplanmıştır. RT gibi küçük bir molekül dsDNA'ya bağlandığında Tm (toplam baz çiftlerinin yarısının kırıldığı sıcaklık) değerlerindeki değişiklik, RT-dsDNA bağlanma modunu tanımlamak için kullanıldı. Ayrıca, yüksek duyarlılığı nedeniyle ilaç-DNA bağlanmasını incelemek için mevcut en iyi yöntemlerden biri olan floresan spektroskopisi, RT ve dsDNA arasındaki moleküler etkileşimler hakkında bilgi sağlamak için kullanıldı. Etkileşimler, floresan söndürmenin yanı sıra RT'nin EtBr, Hoechst 33258 ile rekabetçi bağlanma ve yer değiştirme deneyleri kullanarak ve bağlanma sabitleri ve Stern-Volmer söndürme sabitleri hesaplanarak açıklanmıştır. RT'ye bağlanma sırasında uzunluğunun artması nedeniyle dsDNA'nın nispi viskozitesindeki değişiklik, bu çalışmada RT ve dsDNA arasındaki etkileşim mekanizmasını araştırmak için kullanıldı. Küçük moleküller DNA'ya interkalasyon yoluyla bağlandığında, DNA baz çiftleri, küçük molekülleri sarmalın içine yerleştirmek için ayrılır, bu da DNA sarmallarının uzamasına ve DNA uzunluğu ile doğrusal olarak ilişkili olan DNA viskozitesinin artmasına sebep olur. Elektrostatik veya oluk bağlanma mekanizmalarının DNA'nın eksenel uzunluğunu etkilemediği öne sürüldüğü için, DNA viskozitesi üzerinde hiçbir etkisi olmaz. Bu çalısmada dsDNA'nın nispi viskozitesinin, eklenen RT miktarının arttırılmasıyla esasen etkilenmediği gözlemlendi. RT konsantrasyonu arttıkça viskozite neredeyse sabit kaldı. dsDNA, deoksi guanozin (dGuo) ve deoksi adenosin (dAdo) elektroaktif gruplarını içeren yalnızca iki iyi tanımlanmış oksidasyon tepe noktası üretir. Döngüsel voltametri (CV), bu çalışmada RT'ye bağlandıktan sonra guanin ve adenin oksidasyon sinyallerinin nasıl değiştiğine bakmak için kullanılan bir voltametri tekniğidir. Ayrıca bağlanma sabitinin (Kb) hesaplanması, RT-dsDNA bağlanmasının açık bir işaretiydi ve tüm tekniklerle uyumluydu. Tarif edilen ve kullanılan tüm tekniklere dayanarak, sonuçlar RT'nin minör oluk bağlama modu aracılığıyla dsDNA'ya bağlandığını göstermiştir.
Özet (Çeviri)
Alzheimer's disease (AD) is one of the major causes of death, affecting the elderly most and a type of dementia. Cell death in the brain caused by neurodegenerative disorders is suggested as the leading cause of AD. Over time, it impairs the patient's cognitive function, learning capacity, and ability to remember new information, leading to speech impairment and death. Inadequate symptomatic therapies may intensify these challenges, and without Alzheimer's therapy, the number of people dying from dementia over the age of 75 roughly doubles every 20 years. Although there is no treatment for Alzheimer's disease, acetylcholinesterase inhibitors like Rivastigmine tartrate, Galantamine, and Donepezil can help lessen the effects of cholinesterases and temporarily relieve symptoms. In recent years, scientists have been working to develop and advance potential treatments and clinical trials for Alzheimer's disease. Rivastigmine tartrate (RT) is a carbamate derivative and a cholinesterase inhibitor with a chemical formula of C18H28N2O8. It is used for the treatment of mild to moderate Alzheimer's disease (AD) and Parkinson's disease dementia (PDD). As a cholinesterase inhibitor, RT inhibits both acetylcholinesterase (AChE) and butyrylcholinesterase (BuChE) enzymes, increasing the reversible inhibition of acetylcholine breakdown by cholinesterase and so raising the amount of ACh in the brain and promoting cholinergic function. Leading to this mechanism of action, RT in both oral and transdermal path forms is used to relieve the symptoms of Alzheimer's patients. Characterizing and interpreting the processes, binding modalities to DNA or RNA, and potential toxicity locations of these medicines are thought to be important subjects for pharmaceutical and biochemical studies. In the literature research, we have done, no interaction mechanism between RT and double-stranded deoxyribonucleic acid (dsDNA) has been encountered so far. For this reason, the interaction mechanism between RT and dsDNA has been examined using different analytical techniques, considering the possibility that it may contribute to the healthier and higher life quality of users, with the thought that possible side effects can be evaluated. This study used a variety of analytical and multi-spectroscopic methods under physiological conditions to investigate the mechanism of interaction between RT and dsDNA, including UV, fluorescence, thermal denaturation, electrochemical, and viscosity measurements. Based on all described techniques, the results showed that RT binds to dsDNA via the minor groove binding mode.
Benzer Tezler
- The myelination puzzle: do fibroblast growth factors and their receptors have regulatory roles in peripheral nerve myelination?
Miyelinizasyon bulmacası: Fibroblast büyüme faktörleri ve reseptörlerinin periferal sinir miyelinizasyonda düzenleyici görevleri var mıdır?
EMİNE DUYGU DAĞLIKOCA
Doktora
İngilizce
2014
BiyolojiBoğaziçi ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ESRA BATTALOĞLU
- Testing the toxicity and effectiveness of new treatment options for alzheimer's disease in a zebrafish brain model of amyloid toxicity
Alzheımer hastalığı için yeni tedavi seçeneklerinin toksik etkilerinin ve etkinliklerinin amiloid toksisite zebra balığı beyin modelinde test edilmesi
YUSUF KAAN POYRAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
BiyolojiDokuz Eylül ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE GÜNEŞ ÖZHAN
- In vivo effects of redox modulation on neurogenesis in zebrafish
Zebrabalığında in vivo redoks modulasyonunun nörogenez üzerine etkisi
DEFNE ENGÜR
Doktora
İngilizce
2022
BiyoteknolojiDokuz Eylül ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ŞERMİN GENÇ
- Theoretical investigation of CO2 adsorption mechanism over (3-aminopropyl) trimethoxysilane- functionalized mesoporous silica sorbents
(3-aminopropil) trimetoksisilan ile modifiye edilmiş mezoporlu silika adsorbanları üzerinde CO2 tutunma mekanizmasının hesaplamalı olarak incelenmesi
BERAT UMAY TOPÇUBAŞI
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Kimya MühendisliğiYeditepe ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TUĞBA DAVRAN CANDAN
- Organik ve sulu ortamlarda siyanürün nükleofilik aromatik yerdeğiştirme tepkimesi ile belirlenmesi
Determination of cyanide in organic and aqueous media by nucleophilic aromatic substitution reaction
EBUBEKİR KANDEMİR
