Bazı polifenolik bileşiklerin mikrobiyal ve enzimatik transformasyonu
Microbial and enzymatic transformation of some polyphenolic compounds
Yazar: DAMLA KIRCI
Danışman: PROF. DR. BETÜL DEMİRCİ
Anadolu Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakognozi Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Biyolojik aktivite = Biological activity ; Enzimler = Enzymes ; Fenolik bileşikler = Phenolic compounds ; Hesperidin = Hesperidin ; Kuersetin = Quercetin ; Mikrobiyoloji = Microbiology ; Transformasyon-genetik = Transformation-genetic

Özet:
Tezin temel amacı, polifenolik yapıdaki hesperidin ve kersetin bileşiklerinin mikroorganizmalar ve enzim kullanılarak transformasyonudur. Bu bileşiklerinden hareketle klasik kimyasal yöntemlerle sentezlenmesi zor veya imkansız olan bileşiklerin biyotransformasyon yoluyla katma değerli metabolitlere dönüştürülmesi amaçlanmaktadır. 
Tez kapsamında hesperidin ve kersetin 25 farklı mikroorganizma ve lakkaz enzimi kullanılarak mikrobiyal ve enzimatik transformasyon çalışmalarına tabi tutuldu.
Biyotransformasyon çalışmaları sonucunda kersetin'de altı, hesperidin'de sekiz metabolit tespit edildi. Kersetin'in mikrobiyal transformasyonu ile resveratrol, izoramnetin ve protokateşik asit olan üç metabolitin yapısı SK/KS-KS ile aydınlatıldı. Kersetin'in lakkaz ile enzimatik transformasyonundan iki metabolit izole edilip NMR ve kütle spektrumu ile yapıları 2-(3,4-dimetoksifenil)-3,5-dihidroksi-7-metoksi-kroman-4-on (M5) ve 3-hidroksi-2-(4-hidroksifenil)-7-metoksi-5-metil-kroman-4-on (M6) olarak aydınlatıldı.  Resveratrol ve izoramnetin ilk kez kersetin'in mikrobiyal transformasyonu ile elde edilirken; M5 ve M6 metabolitleri yeni bileşik olarak tanımlandı. 
Hesperidin'in mikrobiyal transformasyonunda pinosembrin ve naringenin'in yapısı SK/KS-KS ile aydınlatıldı. Eriodiktiyol ve hesperetin izole edilip NMR ve kütle spektrumu ile molekül yapısı tanımlandı. Pinosembrin, eriodiktiyol ve naringenin ilk kez hesperidin'in mikrobiyal transformasyonu ile elde edildi. Hesperidin'in lakkaz ile enzimatik transformasyonundan elde edilen metabolit SK/KS-KS analizi sonucunda naringinin olarak tanımlandı.
Substratların, biyotransformasyon ekstrelerinin ve metabolitlerin in vitro 5-lipoksijenaz (5-LOX) enzim inhibisyonu, antioksidan, antimikrobiyal ve akut toksisite aktivite çalışmaları yapıldı. Kersetin metabolitlerinden biri olan resveratrol'ün, Salmonella typhimurium (62.5 µg/mL) ve Bacillus licheniformis (62.5 µg/mL) suşlarına karşı kersetin'den daha etkili olduğu bulundu. 
Hesperetin ve naringenin'in Staphylococcus aureus suşuna karşı antimikrobiyal aktivitesi hesperidin'den daha yüksek bulundu. Bu sonuç doğrultusunda hesperetin ve naringenin'in S. aureus suşuna karşı biyofilm aktivitesi ve biyofilmde sinerji çalışmaları gerçekleştirildi.  Biyofilm tabakalamada dama tahtası yöntemi ilk kez denenmiş olup metot geliştirildi. Bu iki bileşiğin sinerjik aktivite gösterdiği tespit edildi (FİKİ değeri 1.063). Brine Shrimp yöntemi ile akut toksisite çalışmasında en yüksek etki resveratrol'de bulundu.

Abstract:
The main goal of the thesis is the transformation of hesperidin and quercetin compounds by using microorganisms and enzymes. Based on these compounds, it aims to convert compounds difficult or impossible to synthesize by classical chemical methods into value-added metabolites by biotransformation.
Within the scope of the thesis, hesperidin and quercetin are subject to microbial and enzymatic transformation studies using 25 different microorganisms and a laccase enzyme, respectively. 
As a result of biotransformation studies, six metabolites were found in quercetin and eight metabolites in hesperidin. The microbial transformation of quercetin and the structure of three metabolites, resveratrol, isorhamnetin and protocatechuic acid, were elucidated by LC/MS-MS. Enzymatic transformation of quercetin via laccase was obtained to 2-(3,4-dimethoxyphenyl)-3,5-dihydroxy-7-methoxy-chroman-4-one (M5) and 3-hydroxy-2-(4-hydroxyphenyl)-7-methoxy-5-methyl-chroman-4-one (M6). Resveratrol, isorhamnetin, M5 and M6 metabolites were obtained for the first time by quercetin's microbial and enzymatic transformation.
The structure of pinocembrin and naringenin in the microbial transformation of hesperidin was elucidated by LC/MS-MS. Eriodictyol and hesperetin were isolated, and molecular structure was defined by NMR and mass spectrum. Pinocembrin, eriodictyol and naringenin were obtained for the first time by microbial transformation of hesperidin. The metabolite obtained from the enzymatic transformation of hesperidin with laccase was identified as naringinin due to LC/MS-MS analysis.
The biological activities of the substrates, the biotransformation extracts and the metabolites were examined in the in vitro 5-lipoxygenase (LOX) enzyme inhibition, antioxidant, antimicrobial, and acute toxicity activities. The antimicrobial activity of both hesperetin and naringenin against S. aureus is higher than hesperidin. Resveratrol, one of the quercetin metabolites, was found to be more effective than quercetin against Salmonella typhimurium (62.5 µg/mL) and Bacillus licheniformis (62.5 µg/mL) strains.
The antimicrobial activity of hesperetin and naringenin against Staphylococcus aureus was higher than hesperidin. According to this result, biofilm and synergy-biofilm of hesperetin and naringenin were carried out against S. aureus. The checkerboard method in biofilm was done for the first time, and the technique was developed. These two compounds  showed synergistic activity (FIKI value 1.063). In the acute toxicity study with the Brine Shrimp method, the highest effect was found in resveratrol.