Halyomorpha halys'dan asetilkolinesterazın saflaştırılması ve inhibisyonu
Purification and inhibition of the acetylcholinesterase from Halyomorpha halys
Yazar: HAVVA AKPINAR
Danışman: DOÇ. DR. BARBAROS DİNÇER
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Bu çalışmada, Halyomorpha halys'dan (Stål, 1855) (Hemiptera: Pentatomidae) asetilkolinesterazın (AChE) saflaştırılması ve bu enzim inhibisyonu üzerinden bu zararlıyla mücadele amaçlandı.
Asetilkolinesteraz, Halyomorpha halys'dan Edrofonyum-Sepharose 6B afinite kolonuyla saflaştırıldı. Saflaştırılan enzimin bazı kinetik özellikleri asetiltiyokoliniyodat (ATC) substratı varlığında incelendi. AChE'nin bilinen ihbitörleri yanında yeni sentezlenmiş kimyasal bileşikler ile bazı bitkilerin su ekstraklarının AChE aktivitesini yarıya indiren konsantrasyonları olan IC50 değerleri belirlendi. AChE, ATC varlığında en yüksek aktivitesini 40,0oC'de ve pH 8,0'de göstermiş olup, Km, Vmaks ve kkat değerleri sırasıyla 0,02±0,006 mM, 3333,3±481 EU mg protein-1 ve 1070,2±184 dk-1 olarak hesaplandı. Asetilkolinesterazın takrin, edrofonyum klorür ve sipermetrin ile yapılan inhibisyon çalışmasında sırasıyla IC50 değerleri 0,08±0,01, 14,0±0,6 ve 9,2±0,5 µM olarak tespit edildi. Yeni sentezlenmiş bileşiklerle yapılan inhibisyon çalışmalarında, H. halys asetilkolinesterazı için en etkili 1-10 arasında kodlanmış komplekslerden 1,0 mM IC50 değeriyle 8a kompleksi, S, SN ve DA kodlu   bileşiklerden 0,001 µM IC50 değeriyle S-7 olarak tespit edildi. Doğal bitki ekstraktlarıyla yapılan inhibisyon çalışmalarında, bu enzimin aktivitesi üzerine en etkili olan zeytin ve kızılağaç yapraklarının su ekstraklarından IC50 değerleri sırasıyla 18,4±0,5 ve 20,0±1,5 µg kuru madde mL-1 olarak belirlendi. Sonuç olarak, bu gibi çevre dostu ekstraklarla kimyasal pestisitlere ihtiyaç duymadan bu ve benzer zararlılarla asetilkolinesteraz inhibisyonu üzerinden mücadele edilebilir.

Abstract:
In this study, it was aimed to purify acetylcholinesterase (AChE) from Halyomorpha halys (Stål, 1855) (Hemiptera: Pentatomidae) and combat this pest through inhibition of this enzyme.
Acetylcholinesterase was purified from H. halys by Edrophonium-Sepharose 6B affinity column. Some kinetic properties of the purified enzyme were examined in the presence of acetylthiocholiniodate (ATC) substrate. In addition to known inhibitors of AChE, IC50 values, which are concentrations that halve AChE activity, were determined for newly synthesized chemical compounds and water extracts of some plants. The AChE the showed its highest activity in the presence of ATC at 40.0ºC and pH 8.0, and Km, Vmax and kcat values were calculated as 0.02±0.006 mM, 3333.3±481 EU/mg protein and 1070.2±184 min-1, respectively. In the inhibition study of acetylcholinesterase with tacrine, edrophonium chloride and cypermethrin, IC50 values were determined as 0.08±0.01, 14.0±0.6 and 9.2±0.5 µM, respectively. In the inhibition studies conducted with newly synthesized compounds, the most effective was identified for H. halys acetylcholinesterase, as complex 8a with an IC50 value of 1.0 mM in 1-10 coded complexes, and as S-7 with an IC50 value of 0.001 µM among the compounds coded S, SN and DA. In inhibition studies conducted with natural plant extracts, the IC50 values of the water extracts of olive and alder leaves, which are the most effective on the activity of this enzyme, were determined as 18.4±0.5 and 20.0±1.5 µg dry matter mL-1, respectively. As a result, with such environmentally friendly extracts, these and similar pests may be struggled through acetylcholinesterase inhibition without the need for chemical pesticides.