Geri Dön

Investigation of the molecular effects of Stevia on colon cancer cells

Stevia'nın kolon kanseri hücreleri üzerindeki moleküler etkilerinin araştırılması

  1. Tez No: 998623
  2. Yazar: MÜZEYYEN ÇOBAN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN ÇİMEN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Antioksidan aktivite, Enerji metabolizması, Fruktooligosakkarit, Katıhal fermentasyonu, Mikrobiyal fermentasyon, Antioxidant activity, Energy metabolism, Fructooligosaccharide, Solid state fermentation, Microbial fermentation
  7. Yıl: 2024
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Gebze Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Kolorektal kanser, Türkiye'de 240.000, dünya genelinde ise 1,9 milyon kişiyi etkileyen en yaygın kanser türlerinden biridir. Metabolik yeniden programlama, besin aşırı yüklenmesi ve oksidatif stres durumlarında kanser hücrelerinin hayatta kalmasını ve büyümesini sağlayan temel özelliklerden biridir. Doğrudan sitotoksisiteye odaklanmak yerine, metabolik esneklik yeteneğini hedeflemek, kanser çalışmalarında alternatif bir yaklaşım haline gelmiştir. Bu bağlamda, bu çalışma, stevia rebaudiana'nın fermantasyonundan elde edilen kestoz (%82,9), nistoz (%14,9) ve fruktofuranosilnistoz (%2,2) içeren fruktooligosakkarit bileşiklerinin bir karışımı olan SteX'in, tümör oluşturmayan sağlıklı kontrol (HEK293T) hücrelerine kıyasla kolorektal kanser (HCT116) hücreleri üzerindeki hücre tipi özgül etkilerini araştırmayı amaçlamıştır. Olası bağlanma afinitelerini araştırmak için, hücre büyümesi düzenlemesi (NF-κB ve p53), oksidatif stres modülasyonu (SOD2 ve MAO-B) ve metabolik düzenleme (SIRT1 ve SIRT3) ile ilgili proteinler üzerinde in silico moleküler kenetlenme çalışmaları yapılmıştır. Kenetlenme çalışmaları, SteX bileşenlerinin p53, MAO-B ve SIRT3'e karşı daha yüksek öngörülen bağlanma afiniteleri göstermiş ve bu da stres yanıtı yolaklarında ve mitokondriyal metabolizma düzenlemesinde potansiyel bir rol oynayabileceğini düşündürmüştür. Bu tahminlerle uyumlu olarak, SteX uygulamasına karşın hücresel yanıtlar, hücre canlılığı testleri, hücresel reaktif oksijen türleri (ROS) ölçümü, toplam antioksidan kapasitesi (TAC) analizi, Annexin V-FITC/PI akış sitometrisi ve immünemdirim analizi kullanılarak belirlenmiştir. SteX uygulaması, HEK293T hücrelerinde hücre canlılığında anlamlı bir artışa (%45), ROS seviyelerinde düşüşe (%34) ve antioksidan kapasitesinde artışa (%150) yol açmıştır, bu da sağlıklı hücrelerde koruyucu ve adaptif metabolik yanıtları yansıtmaktadır. Bunun aksine, SteX'in, uygulama yapılmamış kontrollere kıyasla HCT116 hücrelerinde hücre canlılığında, ROS seviyelerinde veya antioksidan kapasitesi üzerinde anlamlı bir değişikliğe neden olmadığı gözlemlenmiştir. Akış sitometrisi analizi HCT116 hücrelerinde nekrotik hücre ölümünün %127 arttığını gösterirken, HEK293T hücrelerinde nekrozun azaldığını ve daha kontrollü apoptotik yanıtlar oluşturduğunu göstermiştir. Dahası, immünemdirim analizleri SteX'in HCT116 hücrelerinde kompleks III, IV ve V'in ifadelerini arttırarak ve HEK293T hücrelerinde aynı kompleksleri baskılayarak mitokondriyal oksidatif fosforilasyon (OXPHOS) komplekslerini farklı şekilde modüle ettiğini ortaya koymuştur. Protein asetilasyon seviyelerinin de genel olarak azalmış olması deasetilasyon aracılı metabolik düzenlemenin katılımını ima etmektedir. Sonuç olarak, bu bulgular SteX'in doğrudan sitotoksik bir ajan olarak değil, normal hücrelerde metabolik direnci kolaylaştıran ve kolorektal kanser hücrelerinde mitokondriyal strese ve metabolik kırılganlığa neden olan hücreye özgü bir metabolik modülatör türü olarak hareket ettiğini göstermektedir. Bu sonuçlar, steviadan fermantasyon kaynaklı elde edilen fruktooligosakkaritlerin normal ve kanser hücreler üzerinde farklı ve baglama bağlı etkileriyle, kanser araştırmalarında metabolik düzenleyici olarak potansiyelini vurgulamaktadır.

Özet (Çeviri)

Colorectal cancer is among the most common cancers, affecting 240,000 individuals in Türkiye and 1.9 million people worldwide. Metabolic reprogramming is a key hallmark of cancer, permitting the survival and growth of cancer cells in the presence of nutrient overload as well as during oxidative stress. Instead of focusing on direct cytotoxicity, targeting metabolic flexibility has become an alternative approach in cancer studies. In this regard, the present study aimed to investigate the cell-type-specific effects of SteX, a mixture of fructooligosaccharide compounds which are kestose (82.9%), nystose (14.9%), and fructofuranosylnystose (2.2%) from the fermentation of Stevia rebaudiana, on colorectal cancer (HCT116) cells compared to non-tumorigenic healthy control (HEK293T) cells. To explore their potential binding affinities, in silico molecular docking studies were performed on the proteins related to cell growth regulation (NF-κB and p53), oxidative stress modulation (SOD2 and MAO-B), and metabolic regulation (SIRT1 and SIRT3). Docking studies demonstrated predicted higher binding affinities of SteX components towards p53, MAO-B, and SIRT3, suggesting a possible role in the stress response pathways and mitochondrial metabolic regulation. In line with these predictions, cellular responses to the SteX treatment were assessed using cell viability and cellular reactive oxygen species (ROS) assays, total antioxidant capacity (TAC) analysis, annexin V-FITC/PI flow cytometry measurement, and immunoblotting. Treatment with SteX led to significantly enhanced cell viability (45%), reduced ROS levels (34%), and increased antioxidant capability (150%) in HEK293T cells relative to HCT116, a colon carcinoma cell line. This reflects protective and adaptive metabolic responses upon the treatment with SteX. Flow cytometry measurements revealed a 127% increase in necrotic cell death in HCT116 cells, whereas HEK293T cells exhibited reduced necrosis and more controlled apoptotic responses. Moreover, immunoblotting demonstrated differential modulation of mitochondrial oxidative phosphorylation (OXPHOS) complexes with increased expression of complexes III, IV, and V in HCT116 cells and repression of them in HEK293T. Protein acetylation levels were also found to be reduced globally, implying the participation of deacetylation-mediated metabolic regulation. Altogether, these findings suggest that SteX does not act as a direct cytotoxic agent but as a type of cell-specific metabolic modulator, which facilitates the metabolic resilience in normal cells and causes mitochondrial stress and metabolic vulnerability in colorectal cancer cells. These results highlight the potential of fermentation-derived fructooligosaccharides from stevia as metabolic regulators in healthy aging and longevity research, with distinct effects on normal and malignant cells.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    730783

    İnülin ile zenginleştirilmiş stevia ile tatlandırılmış kakaolu fındık kremasının fizikokimyasal özelliklerinin incelenmesi

    Investigation of physicochemical properties of inulin enriched cocoa hazelnut cream sweetened with stevia

    SÜMEYYE COŞAR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    Gıda MühendisliğiOrdu Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BEKİR GÖKÇEN MAZI

  2. Tez No

    928201

    Bazı bitkisel ürünlerin hepatotoksik etkilerinin İn Vitro ve İn Silico yöntemlerle araştırılması

    Investigation of hepatotoxic effects of some herbal products using In Silico and In Vitro methods

    NURAN COŞKUN ULUÇAYLI

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Farmasötik ToksikolojiAnkara Üniversitesi

    Farmasötik Toksikoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖZGE ÜLKER

  3. Tez No

    987016

    Investigation of the toxic effects of alternative per- polyfluoroalkyl substances at the molecular level

    Alternatif per ve polifloroalkil maddelerin toksik etkilerinin moleküler düzeyde araştırılması

    RECEP ANIL KAYA

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    BiyomühendislikMarmara Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. CEYHUN BEREKETOĞLU

  4. Tez No

    1019830

    Investigation of the toxic effects of pesticides on yeast at the molecular level

    Pestisitlerin mayalar üzerindeki toksisitesinin moleküler düzeyde araştırılması

    MUSTAFA YAVUZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2026

    BiyomühendislikMarmara Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BESTE TURANLI

    DOÇ. DR. CEYHUN BEREKETOĞLU

  5. Tez No

    143546

    Molecular investigation of the effects of antioxidants on rat brain tissues

    Çeşitli antioksidanların sıçan beyni üzerindeki etkilerinin moleküler düzeyde incelenmesi

    SARA BANU AKKAŞ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2003

    BiyolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Biyolojik Bilimler Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FERİDE SEVERCAN

Geri Dön