Bazı yeni benzotiyazol türevi bileşiklerin sentezleri, yapı aydınlatmaları, GST enzim inhibitörü etkileri ve etki mekanizması dinamiklerinin incelenmesi
Synthesis, structure elucidation,GST enzyme inhibitor activity and investigation of activity mechanistic dynamics of some new benzothiazole derivatives
Yazar: KAYHAN BOLELLİ
Danışman: PROF. DR. İSMAİL YALÇIN
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Antineoplastik ajanlar = Antineoplastic agents ; Benzotiyazoller = Benzothiazoles ; Glütatyon transferaz = Glutathione transferase ; Kromatografi-ince tabaka = Chromatography-thin layer ; Neoplazmlar = Neoplasms ; İlaçlar = Drugs ; İlaçlar-araştırma safhasında = Drugs-investigational

Özet:
GST, ekzojen ve endojen kaynaklı, elektrofilik ve hidrofobik bileşiklerin GSH ile konjugasyonunu katalizleyen Faz-II detoksifikasyon enzim ailesidir. GST izozimlerinden en önemlisi olan hGST P1-1'in çok farklı insan kaynaklı tümörde fazla miktarda salgılandığı ve bu sistemle metabolize olan pek çok kanser ilacının metabolizmasını hızlandırarak; ilaçla hedeflenen etkiye ulaşılamamasına, bir başka deyişle çoklu ilaç direnç (MDR) gelişimine sebep olduğu bilinmektedir. Tüm bu nedenlerden dolayı son zamanlarda hGST P1-1 enzimi kanser tedavisi için bir hedef haline gelmiştir.
Bu çalışmada benzotiyazol ana yapısına sahip beş tanesi orijinal olan toplam 12 adet sübstitüe benzotiyazol türevi bileşik sentezlenmiştir. Hedeflenen bileşiklere ulaşmak üzere, uygun benzoik asit, SOCl2 ile benzen içerisinde 150 °C sıcaklıkta, 250 PSI basınçta ve 150 W mikrodalga enerjisine 10 dk maruz bırakılmıştır. Oluşan açil klorür 2-amino-4/6-sübstitüe benzotiyazol türevleri ile muamele edilerek sonuç ürünler olan 2-(4′-bromo/metil/nitrobenzamido)-4/6-sübstitüe benzotiyazol türevleri ile 2-(4′-bromo-N′-benzhidrazido)benzotiyazol elde edilmiştir. Sentezlenen bileşiklerin saflıkları İnce Tabaka Kromatografisi ile kontrol edildikten sonra, erime dereceleri saptanmıştır. Bileşiklerin yapıları 1H-NMR, 13C-NMR, Kütle ve Elementel Analiz Yöntemleri kullanılarak aydınlatılmıştır.
Sentezlenen 12 adet sübstitüe benzotiyazol türevi bileşiğin hGST P1-1 enzimi üzerindeki IC50 inhibitör etkileri test edilmiştir. Bileşiklerin IC50 değerleri şeklindeki inhibitör etkileri incelendiğinde, test edilen bileşiklerden 2-3, 5, 7 ve 9-10 nolu altı adet benzotiyazol türevi bileşiğin 12 – 38,9 μM değerleri arasında inhibisyon gösterdiği, üç bileşikte (1, 8 ve 12 nolu bileşikler) ise, 100 μM'dan daha büyük inhibisyon değeri gözlenmiştir. Üç bileşikte ise (4, 6 ve 11 nolu bileşikler) çözünürlük sorunu nedeniyle test edilememiştir. Gözlenen bu enzim inhibitör aktivite sonuçları doğrultusunda, hGST P1-1 enzimine karşı inhibitör etkisi kanıtlanmış en etkili iki bileşik (2 ve 5 nolu bileşikler) referans alınarak etkisi test edilen tüm bileşikler üzerinden HipHop yöntemi kullanılarak farmakofor modellerinin hipotezleri oluşturulmuştur. Oluşturulan 10 hipotezden 6. hipotez uygun bulunmuştur. Ayrıca, en yüksek inhibitör etki gösteren 2 nolu bileşik üzerinden, hGST P1-1 enzimi substrat reseptör yüzeyi ile etkileşimini değerlendirmek amacıyla CDocker Yöntemi ile doking çalışması yapılmış ve 2GSS kodlu kristal yapı içindeki EA ile aynı etkileşimleri yaptığı gözlenmiştir.
Tüm yapılan çalışmaların ışığında, 2 ve 5 nolu bileşikler yeni hGST P1-1 inhibitörlerinin tasarımında yol gösterir nitelikte bulunmuştur. Bu bileşikler üzerinden yapılacak yeni düzenlemelerle hGSTP1-1 inhibitörü olabilecek daha etkili lider bileşiklere ulaşılması planlanmaktadır.

Abstract:
Glutathione S-transferases (GSTs) are Phase II detoxification enzymes that catalyse the conjugation of various electrophilic compounds with glutathione (GSH). Human GST P1-1 is the most important isozyme in MDR as derived from overexpression of hGST P1-1 in a large number of human tumors and is involved in the development of resistance to several anticancer drugs. Because of these reasons, hGST P1-1 enzyme has recently become an important target in cancer treatment.
In this study, 12 benzothiazole derivatives were synthesized which five of them were synthesized for the first time. To obtain these compounds; appropriate benzoic acid derivatives and SOCl2 were heated at 150 °C in benzene by using microwave for 10 min. under 250 PSI pressure. Then, prepared acylchlorides were treated with 2-amino-4/6-substitutedbenzothiazole derivatives to obtain 2-(4′-bromo/methyl/nitrobenzamido)-4/6-substitutedbenzothiazole derivatives and 2-(4′-bromo-N′-benzhydrazido)-benzothiazoles. The purity of the synthesized compounds was controlled by TLC and their melting points were determined. Their structures were elucidated by using 1H-NMR, 13C-NMR, Mass, Elemental Analysis Methods.
Twelve synthesized benzothiazole derivatives were screened for in vitro inhibition of hGST P1-1 enzyme. Among all of the tested compounds, six compounds (2-3, 5, 7 and 9-10) inhibited hGST P1-1, with an IC50 value of 12 – 38.9 μM; three compounds (1, 8 and 12) exhibited >100 μM inhibitory activity and the other three compounds (4, 6 and 11) were not been able to be tested due to their solubility problem. According to the results of the observed hGST P1-1 enzyme inhibitory activities, the hypotheses of pharmacophore models have been established using HipHop Method. The most active two compounds (Compounds 2 and 5) were used as references during the pharmacophore analysis. The sixth hypothesis was chosen as the best among 10 hypotheses. Additionally, in order to explain the interactions with hGST P1-1 enzyme, compound 2, the most active one, was chosen for the docking studies performed by using CDocker Method.

As a result of all studies, Compounds 2 and 5 have been found as the lead compounds in the drug design studies of new hGST P1-1 enzyme inhibitors. Some modifications of these compounds might offer more active compounds.