Çoklu aromatik organik bileşiklerin sentezi ve biyofilm engelleyici etkilerinin incelenmesi
Synthesis of multiple aromatic organic compounds and investigation of their biofilm inhibitory effects
Yazar: KÜBRA YEŞİLKAYA MUTLU
Danışman: PROF. DR. GÖKÇE MEREY
Marmara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Temel Sağlık Bilimleri Ana Bilim Dalı / Biyogüvenlik ve Biyoemniyet Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Beslenme ve Diyetetik = Nutrition and Dietetics ; Kimya = Chemistry ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Amaç: Bakterilerin, kendilerini korumak ve üremelerini kolaylaştırmak için oluşturdukları polisakkarit yapılı biyofilm tabakası, dezenfeksiyonu zorlaştıran önemli bir faktördür. Bununla
birlikte, özellikle patojen bakterilerin oluşturduğu biyofilm tabakaları, hastane enfeksiyonlarının yaygınlaşmasına ve gıda endüstrisinde ürünlerin işlenmesinde problem oluşmasına sebep olmaktadır. Bakterilerde biyofilm oluşumunu kontrol eden mekanizmadan sorumlu molekülün dimerik formda halkalı guanozin monofosfat (c-di- GMP) olduğu bilinmektedir. Molekül yapısı incelendiğinde c-di-GMP, yapısında bulunan dimerik formdaki guanozin grupları nedeniyle akridin gibi çoklu aromatik yapılar varlığında cis formda dört katlı (quadruplex) ve sekiz katlı (octaplex) yapılar oluşturabilmekte ve aktivitesi sonlanmaktadır. Gerçekleştirilen tez çalışmasında amaç, bakteriyel biyofilm tabakalarının oluşumunu engellemek üzere c-di-GMP aktivitesini engelleme potansiyeli taşıyan çoklu aromatik bileşikler sentezlemek ve bunların biyofilm engelleme potansiyellerini araştırmaktır.
Gereç ve Yöntem: Çalışmada c-di-GMP, özellikle gıda güvenliğini tehdit eden bakteriler olan
Escherichia coli ve Campylobacter jejuni'den izole edilmiştir. Çoklu aromatik organik
bileşikler olarak borondiflorür azadipirometen (Aza-BODIPY, Örnek 1) ve çoklu aromatik
yapıda üç farklı piren türevi bileşik (Örnek 2-4) kullanılmıştır. Örneklerin bakterilerden izole
edilen c-di-GMP ile etkileşimlerinin incelenmesi UV spektroskopisi ile gerçekleştirilmiştir.
Bulgular: UV spektroskopisi sonuçlarına göre c-di-GMP'nin 254 ve 302 nm'deki kendine özgü absorpsiyonlarında anlamlı azalma gösteren bileşikler, Örnek 1 ve 2 olmuştur. Örnek 4 hiç etkileşime girmemiş, Örnek 3 ise çok düşük oranda etkileşmiştir. Etkileşen ve etkileşmeyen moleküllerin yapısı incelendiğinde etkileşen moleküllerde elektron çekici grup bulunmadığı gözlenmektedir. Bundan sonraki çalışmalar için bu durum göz önünde bulundurulmalıdır.
Sonuçlar: Uygun yapıda çoklu organik bileşikler c-di-GMP ile etkileşebilmektedir. Dolayısıyla özellikle sağlık ve gıda alanında biyogüvenlik açısından tehdit oluşturan biyofilm oluşumunu engelleme potansiyelleri bulunmaktadır.
Anahtar Kelimeler: Biyofilm, biyogüvenlik, c-di-GMP

Abstract:
Objective: The polysaccharide-structured biofilm formation which is to protect bacteria and
facilitate their reproduction is an important factor that makes disinfection difficult. Besides,
especially the biofilm layers formed by pathogenic bacteria cause the spread of hospital
infections and problems in the processing of products in the food industry. It is known that the
molecule responsible for the mechanism that controls biofilm formation in bacteria is cyclic
guanosine monophosphate (c-di-GMP) in dimeric form. When its molecular structure is
examined, c-di-GMP can form four-layer (quadruplex) and eight-layer (octaplex) structures in
cis form under certain conditions due to the dimeric guanosine groups in its structure and looses
its activity. The aim of the thesis study is to synthesize multiple aromatic compounds that have
the potential to inhibit c-di-GMP activity in order to prevent the formation of bacterial biofilm
layers and to investigate their biofilm inhibition potential.
Materials and Methods: In the study, c-di-GMP was isolated from Escherichia coli and
Campylobacter jejuni, bacteria that especially threaten food safety. As polyaromatic organic
compounds, borondifluoride azadipyromethene (Aza-BODIPY, Sample 1) and three different
pyrene derivative compounds with a polyaromatic structure (Samples 2-4) were used. Examination of the interactions of the samples with c-di-GMP isolated from bacteria was
carried out using UV spectroscopy.
Results: According to UV spectroscopy results, the compounds that showed a significant
decrease in the specific absorptions of c-di-GMP at 254 and 302 nm were Samples 1 and 2.
Sample 4 had no interaction, and Sample 3 had very little interaction. When the structure of interacting and non-interacting molecules is examined, it is observed that there is no electron-
withdrawing group in the interacting molecules. This should be taken into consideration for
future studies.

Conclusion: Multiple organic compounds with the appropriate structure can interact with c-di-
GMP. Therefore, they have the potential to prevent biofilm formation, which poses a threat to
biosafety, especially in the field of health and food.
Keywords: Biofilm, biosafety, c-di-GMP