İzokinolin grubu bir alkaloid olan allokriptopinin oksidatif stres kaynaklı nöral hasara karşı koruyucu etkinliğinin ve ilaç etken maddesi olabilme potansiyelinin in-vitro ve in-siliko olarak araştırılması
In-vitro and in-silico investigation of the protective efficacy of allocryptopine, an isoquinoline alkaloid, against oxidative stress-induced neural damage and its potential to be a drug active ingredient
Yazar: SAHRA SETENAY BARAN
Danışman: PROF. DR. BELMA ASLIM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Alzheimer hastalığı = Alzheimer disease ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Asetilkolinesteraz = Acetylcholinesterase ; Oksidatif stres = Oxidative stress ; İn vitro = In vitro

Özet:
Hafıza kaybıyla karakterize edilen Alzheimer hastalığının (AH), prevalansı artmaktadır. Bu sebepten AH'yi hedef alan yeni ilaç adaylarının keşfedilmesi gerekmektedir Alkaloidlerin nöral koruyucu aktivitelere sahip olduğu bilinmektedir. Bu çalışmada bir izokinolin alkaloidi olan allokriptopinin AH için ilaç etken maddesi olabilme potansiyelinin in-vitro ve in-siliko yöntemlerle araştırılarak, nörodejenerasyonda rol alan çoklu yolaklar üzerindeki etki mekanizmasının ortaya konulması amaçlanmıştır. İn-vitro çalışmalarda, allokriptopinin H2O2 ile oksidatif strese indüklenen farklılaştırılmış PC12 (fPC12) hücrelerinin lipit peroksidasyonu (MDA), toplam oksidan ve antioksidan seviyeleri (TAS ve TOS), süperoksit dismutaz (SOD), katalaz (KAT) ve glutatyon peroksidaz (GPx) aktiviteleri üzerindeki etkinliği klorometrik ve Elisa yöntemleriyle belirlenmiştir. Asetilkolinesteraz (AChE) inhibitör etkinliği Ellman, qRT-PZR ve western blot hibridizasyon yöntemleri, nöral morfoloji üzerindeki etkisi ise mikroskobik ölçümlerle tespit edilmiştir. İn-siliko çalışmalarda ise, allokriptopinin ilaç olabilme potansiyeli ve SOD, KAT, GPx ve AChE enzim inhibitörlerinin bağlanma alanlarıyla etkileşimi belirlenmiştir. Allokriptopinin oksidatif strese indüklenen fPC12 hücrelerinde MDA ve TOS'u baskılayarak (p<0,05) ve TAS, SOD,  KAT ve GPx aktivitelerini artırarak oksidatif stresi azalttığı ve antioksidan sistemi aktive ettiği saptanmıştır (p<0,05). Ayrıca, AChE inhibitör görevi gördüğü aktivite, gen ve protein düzeylerinde belirlenmiştir (p<0,05). Nöral morfolojinin korunmasına da katkı sağladığı tespit edilmiştir (p<0,05). En etkili konsantrasyon 120 µg/mL olarak belirlenmiştir. İn-siliko olarak, allokriptopinin bağırsak-kan ve kan-beyin bariyerini aşarak nöral sistemde etkin bir ilaç etken maddesi olabileceği ve enzimlerin inhibisyonuyla pro-oksidan aktivite göstermeyeceği tespit edilmiş olup, AChE inhibitör aktivitenin moleküler temelleri aydınlatılmıştır. Oksidatif strese karşı nörokoruyucu etki potansiyeli ilk kez belirlenen allokriptopinin AH gibi nörodejeneratif hastalıklardaki çoklu mekanizmalarla nörokoruyucu etki sağladığı ve ilaç etken maddesi olma potansiyeline sahip olabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
The prevalence of Alzheimer's disease (AD), which causes memory loss, is increasing. Therefore, new drug candidates are needed to be discovered. Alkaloids are known to have neuroprotective activities. This study was aimed to investigate the potential of allocryptopine, an isoquinoline alkaloid, to be a drug active ingredient for AD by in-vitro and in-silico methods. In in-vitro studies, the effect of allocryptopine on total oxidative andantioxidant status (TOS and TAS), lipid peroxidation (MDA), and superoxide dismutase (SOD), catalase (KAT) and glutathione peroxidase (GPx) on differentiated PC12 cells induced to oxidative stress by H2O2 were investigated via chlorometric and Elisa methods. The acetylcholinesterase (AChE) inhibition activity of allocryptopine was investigated using Ellman, qRT-PCR and Western blot hybridization. Additionally, its effect on neural morphological was determined by microscopic examination. In in-silico studies, the ADME-T properties, and interactions of allocryptopine with the binding sites of the inhibitors of SOD, KAT, GPx and AChE enzymes were calculated using Schrodinger Software. Allocryptopine reduced oxidative stress by suppressing MDA and TOS, and increasing TAS, SOD, KAT and GPx activities (p<0.05). Allocryptopine has also shown AChE inhibition effect (p<0.05) and contributed to the preservation of neural morphology (p<0.05). Furthermore, it could be a drug candidate, and forms weak and unstable interactions with antioxidant enzymes, but establishes strong and stable bonds and interactions with the AChE inhibitory binding domain. The neuroprotective effect of allocryptopine on these multi mechanisms that play a role in neurodegenerative diseases (NDs), such as AD, showed it could have the potential as a drug candidate for NDs.