Biyolojik sistemlerde oluşabilecek radikallerin molekülermodelleme yöntemleriyle incelenmesi
Investigation of radicals present in biological systems by molecular modeling methods
Yazar: BUŞRA BAŞ
Danışman: PROF. DR. CENK SELÇUKİ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bu tez çalışması, taurin, kreatin ve tirozin üzerinde oluşan karbon
radikallerinin elektronik özelliklerinin kuantum mekaniksel yaklaşımlarla
araştırılmasını amaçlamaktadır. Biyosistemlerde gerçekleşen reaksiyonlarda çok
fazla öneme sahip olsa da serbest radikaller eğer üretim ve tüketimlerindeki denge
korunamazsa makromoleküllere saldırarak DNA üzerinde mutasyonlara, hücre zarı
bütünlüğünün bozulmasına ve kanser, yaşlanma veya nörodejeneratif bozukluklara
sebebiyet verirler. Genelde oksijen atomu üzerinde oluşan radikaller üzerine çalışılsa
da biyolojik yapılarda karbon merkezli organik yapıdaki radikaller de meydana gelir.
Kreatin son zamanlarda çeşitli nörolojik bozuklukların tedavilerinde sahip olduğu
terapötik önem nedeniyle dikkat çekmektedir. Taurin insan beyninde en fazla
miktarda bulunan amino asit olmanın yanı sıra kreatine benzer biçimde nörolojik
bozukluklarla ilişkilendirilmektedir. Ayrıca tirozin stabil radikal formu protein
yapısında yeralan bir amino asittir ve katalitik aktivitede rol oynadığı
düşünülmektedir. Radikal yapıların mekanizmaları hala tam olarak
açıklanamamıştır. Bu tez çalışması kreatin, taurin ve tirozin moleküllerinin karbon
atomları üzerinde bir hidrojen atomu kopartılarak oluşturulan radikal yapılarını
MP2/6-31+G(d,p), B3LYP-D3, ωB97xD ve son olarak B3LYP fonksiyonelleriyle
6-311++G(d,p) setiyle hesaplamayı ve karşılaştırmalı olarak incelemeyi ve ileride
yapılacak çalışmalar için bir kaynak oluşturmayı amaçlamaktadır.
Anahtar sözcükler: Karbon radikalleri, DFT, ve MP2

Abstract:
This study aims to inquire into the electronic features of carbon-centered
radicals occurring on three amino acids which are taurine, creatine, and tyrosine by
computational chemistry. These three amino acids were selected because of their
promising therapeutic behavior and their involvement in catalysis reactions,
respectively.
Ground state conformations were studied at MP2/6-31+G(d,p), the
combination of ωB97xD, B3LYP-D3and B3LYP with 6-311++G(d,p) by
Gaussian16. In order to reveal the electronic localization, LOL and ELF were
performed via Multiwfn and VMD software. In overview, between MP2 and DFT
calculations, a contrast was noted in the relative energies calculated for geometries
that have close HF energy values. Furthermore, an unexpected C-S bond cleavage
was detected among taurine radicals calculated by DFT functional. In contrast to
the prominent need for radical species, in the case of the concentration of these
species is rised, they could cause cancer, neurological disorders, mutations on
DNA, disruption on the cell wall, and unfortunately, their reaction pathways are
still unenlightened. The quantum chemistry methods might be useful for a better
understanding of their behavior.
Keywords: Carbon radicals, DFT, and MP2.