Histon deasetilaz 8 özgül inhibitörlerin ın-vitro araştırılması
In vitro investigation of histone deacetylase 8 specific inhibitors
Yazar: TENZİLE DENİZ ULUTÜRK
Danışman: PROF. DR. HAYAT ERDEM YURTER
Hacettepe Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Tıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Tıbbi Biyoloji = Medical Biology
Dizin: Histon deasetilaz = Histone deacetylases ; Karboksilik asitler = Carboxylic acids ; Kromatin = Chromatin ; İn vitro = In vitro ; İnhibitör = Inhibitor

Özet:
Transkripsiyonel düzeydeki gen ifadesinin kontrolü kromatin ve DNA modifikasyonları ile sağlanmaktadır. Kimyasal kromatin modifikasyonlarının en önemlilerinden biri histon asetilasyonudur. Asetilasyon ile histonların amino ucunda bulunan lizin amino asitlerine asetil grubu takılmakta ve elektrostatik yükü değişen histonun DNA'ya ilgisi azalmaktadır. Asetilasyon düzeyi DNA paketlenmesini düzenleyerek hücresel olayları etkilemektedir. Asetilasyon, histon asetil transferaz (HAT) ve histon deasetilaz (HDAC) enzim aileleri tarafından kontrol edilmektedir. HDAC enzimleri önemli hücresel olayları etkilemeleri nedeni ile potansiyel ilaç hedefi olmuş ve bu enzimleri inhibe edebilen bileşikler tanımlanmıştır. HDAC inhibitörleri olarak adlandırılan bu bileşikler hücre bölünmesi, apoptoz ve farklılaşma gibi temel hücresel süreçler üzerinde etkiye sahip olup, hastalıkların tedavisinde kullanılmak üzere araştırılmaktadır. Bu bileşiklerin pan-HDAC inhibisyon aktivitelerinin araştırılmasının yanı sıra son yıllarda, tek bir HDAC izoformuna özgül inhibitörlerin geliştirilmesi hedeflenmiş; böylece hem etkinliğin arttırılması hem de birçok izoformun inhibisyonu ile ortaya çıkan toksik etkilerin azaltılması amaçlanmıştır. Bu tez çalışmasında; pan-HDAC inhibitör etkisi olduğu bilinen karboksilik asit türevlerinin, HDAC8 izoformuna özgül inhibisyon aktiviteleri araştırılmıştır. Hidroksamik asit grubuna dahil güçlü HDAC inhibitörleri olan TSA ve SAHA, 50 ?M konsantrasyonda uygulandıklarında beklenildiği gibi diğer bileşiklerden daha güçlü HDAC8 inhibisyon aktivitesi göstermiştir. Çalışmamız kapsamında araştırılan karboksilik asit türevi bileşikler 500 ?M konsantrasyonda uygulanmıştır. Sonuç olarak; kurkumin %88, klorojenik asit %65, kafeik asit %35, resveratrol %34, türev-1 %58, türev-2 %74, türev-3 %87, valproat %23, rosmarinik asit %68, sinnamik asit %6, kuersetin %82 ve NaBA %42 oranında HDAC8'e özgül inhibisyon aktivitesi göstermiştir. En aktif olan üç bileşiğin kurkumin, türev-3 ve kuersetin olduğu saptanmıştır. Değerlendirmenin daha hassas olabilmesi için bu üç bileşiğin açığa çıkardıkları deasetile lizin miktarları hesaplanmıştır. 500 ?M uygulama sonrasında ölçülen deasetile lizin miktarları kurkumin için 1,11 ?M, türev-3 için 1,23 ?M, kuersetin için 1,32 ?M olarak saptanmıştır. HDAC8 inhibisyon aktivitesi ve açığa çıkardığı deasetile lizin miktarı bakımından en aktif bileşik olarak saptanan kurkuminin HDAC8'i %50 oranında inhibe ettiği konsantrasyon IC50: 642 ?M olarak hesaplanmıştır. HDAC8 özgül inhibisyon tayini çalışmalarımız, HDAC izoformlarına özgül inhibitör geliştirme yaklaşımlarına örnek olabilecek bir nitelik taşımaktadır.

Abstract:
Gene expression at the transcriptional level is controlled via chromatin and DNA modifications. One of the most important chemical chromatin modifications is histone acetylation. During acetylation process, an acetyl group is attached to the lysine amino acid in the amino terminal of the histones, through which the affinity of histone to DNA decreases as a result of the change in its electrostatic charge. Acetylation level affects the cellular processes through modifying the DNA packaging. Acetylation is regulated by Histone Acetyl Transferase (HAT) and Histone Deacetylase (HDAC) enzyme families. Since HDAC enzymes affect significant cellular processes, they have become candidate drug targets and compounds that inhibit these enzymes have been defined. These compounds, called HDAC inhibitors, have control over basic cellular processes, such as proliferation, apoptosis and differentiation and they have become crucial compounds investigated for therapeutic applications. Recently, besides the investigation of pan-HDAC inhibition activities of these compounds; developing inhibitors that target a single HDAC isoform, intend to both increase the efficiency and also decrease the toxic effect resulting from inhibition of many isoforms. In this study, the carboxylic acid derivatives with known pan HDAC inhibitor effect are investigated for their HDAC8 specific inhibition. TSA and SAHA, the hydroxamic acid derivatives are well-known strong HDAC inhibitors; when 50 ?M concentrations of their samples were applied, as expected they demonstrated stronger HDAC8 inhibition activity than the other compounds. The carboxylic acid derivatives investigated in the scope of this study have been applied in 500 ?M concentrations. HDAC8 specific inhibition activities of these compounds were recorded as follows: Curcumin 88%, chlorogenic acid 65%, caffeic acid 35%, resveratrol 34%, derivative-1 58%, derivative-2 74%, derivative-3 87%, valproate 23%, rosmarinic acid 68%, cinnamic acid 6%, quercetin 82% and NaBA 42%. First three compounds having strongest inhibition activity were curcumin, derivative-3 and quercetin. In order to make a precise analysis, deacetylated lysine quantity released by these 3 compounds was calculated. The deacetylated lysine amounts after application of 500 ?M are, 1,11 ?M for curcumin, 1,23 ?M for derivative-3, 1,32 ?M for quercetin. Curcumin is determined as the most active compound regarding HDAC8 inhibition activity and the quantity of deacetylated lysine it exposes. The inhibition of HDAC8 activity by curcumin at a ratio of 50% is calculated as IC50: 642 ?M. Our study for identification of HDAC8 specific inhibitors, may serve as a model for developing specific inhibitors for different HDAC isoforms.