Morfolin ve piperazin grupları içeren suda çözünür çinko ftalosiyaninlerin dna etkileşimleri ve antimikrobiyal fotodinamik terapi uygulamaları
Dna interactions and antimicrobial photodynamic therapy applications of water soluble zinc phthalocyanines containing morpholine and piperazine groups
Yazar: NURŞEN KARAKODAK
Danışman: DOÇ. DR. EFKAN BAĞDA
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Enfeksiyon hastalıkları, insan ölümlerinin nedenlerinden biri olarak hala ilk sıralarda yer almaktadır. Tedavide kullanılan antibiyotik ve antibiyotik türevlerine karşı son yıllarda hızla gelişen direnç bu hastalıklarla mücadeleyi zorlaştırmaktadır. Bu nedenle antimikrobiyal stratejiler geliştirmek zorunlu hale gelmiştir.
Antimikrobiyal fotodinamik tedavi bakteriler, virüsler, mantarlar ve prion gibi patojenlerin neden olduğu geniş spektrumlu enfeksiyonların tedavisinde uygulanan nonivazif bir yaklaşımdır. Uygulama, mikroorganizmada hücre içi organelleri ve biyomolekülleri hasar yoluyla etkileyerek sitotoksik etki meydana getirmektedir. Bu yöntemde fotoduyarlaştırcı bir bileşiğin uygun dalga boyundaki bir ışıkla uyarılması sonucu oksidatif hasar oluşturularak (reaktif oksijen türleri (ROT) ve/veya tekil oksijen ile) mikroorganizma hücrelerinin öldürülmesi hedeflenmektedir. Bu yaklaşım direnç gelişimine yol açmaz ve kısa süreli tedavi sunar. Son yıllarda antibiyotik direnç sorununa farklı bir çözüm olarak gösterilen antimikrobiyal fotodinamik tedaviye olan ilgi artmış ve enfeksiyonların tedavisinde kullanılabilecek yeni fotoduyarlaştırıcı ilaç arayışları hız kazanmıştır.
Bu kapsamda, yapılan bu tez çalışması ile morfolin ve piperazin grupları içeren suda çözünür çinko ftalosiyanin bileşiklerinin DNA etkileşimleri ile antimikrobiyal fotodinamik terapi etkinlikleri araştırılmıştır.
viii
Çalışmanın ilk aşamasında Fs bileşiklerinin ct-DNA ve plazmid DNA ile etkileşimleri Uv-Gör., floresans spektroskopi ve jel elektroforez yöntemleri ile çalışılmıştır. Her iki bileşiğinde ct-DNA ile oluklara bağlanma şeklinde etkileştiği belirlenmiştir. Uv-Gör. Spektofotometrik titrasyon sonucunda sonucunda ct-DNA, Kb bağlanma sabiti Fs 1 için 6,3x104 M-1, Fs 2 için ise 6,87x104 M-1 olarak belirlendi. Çalışılan Fs bileşiklerinin plazmid DNA ile olan etkileşimlerinin ihmal edilebilir sevide olduğu görülmüştür.
Çalışmanın ikinci aşamasında ise; Fs bileşiklerinin AFDT etkinlikleri Pseudomonas aeruginosa (ATCC-27853), Staphylococcus aureus (ATCC-29213) ve Candida albicans (ATCC-10231) organizmaları ve diyot lazer ışık kaynağı (635 nm) kullanılarak araştırılmıştır. 1,1 mM'da sitotoksik olduğu belirlenen Fs 1 bileşiğinin 250 J/cm2'de 1 mM derişimde sitotoksik etki göstermediği gözlenmiştir. Bu sonuç, Fs 1 bileşiğinin tek başına sitotoksik olduğu ve geniş spektrumlu antimikrobiyal ajan olarak kullanılabilme potansiyelinin yüksek olduğunu işaret etmektedir. Fs 2 bileşiğinin ise 250 J/cm2 ışık şidddetinde; S. aureus için 62,5 μM, P. aeruginosa 600 μM ve C. albicans 500 μM derişimlerinde sitotoksik olduğu. Bu durum, Fs 2 bileşiğinin geniş spektrumlu AFDT ajanı olarak kullanılabilme potansiyelini gösterdi.
Anahtar Kelimeler: DNA Etkileşimi, Ftalosiyanin, Antimikrobiyal Fotodinamik Terapi

Abstract:
Infectious diseases are still in the first place as one of the causes of human deaths. Rapidly developing resistance against antibiotics and antibiotic derivatives used in treatment makes it difficult to fight these diseases. Therefore, it has become imperative to develop antimicrobial strategies.
Antimicrobial photodynamic therapy is a nonivasive approach for the treatment of broad-spectrum infections caused by pathogens such as bacteria, viruses, fungi and prion. Application creates cytotoxic effect in microorganism by affecting intracellular organelles and biomolecules through damage. In this method, it is aimed to kill microorganism cells by generating oxidative damage (with reactive oxygen species (ROT) and / or singular oxygen) as a result of the excitation of a photosensitizing compound with a light of appropriate wavelength. This approach does not cause development of resistance and provides short-term treatment. The interest in antimicrobial photodynamic therapy, which is shown as a different solution, has increased and searches for new photo-stabilizing drugs that can be used in the treatment of infections have accelerated.
In this context, with this thesis, the DNA interactions of water soluble zinc phthalocyanine (Pc) compounds containing morpholine and piperazine groups and antimicrobial photodynamic therapy activities were investigated.
In the first stage of the study, interactions of Pc compounds with ct-DNA and plasmid DNA were studied by Uv-Vis., Fluorescence spectroscopy and gel electrophoresis methods. It was determined that both compounds interact with ct-
x
with groove binding mechanism. Kb binding constants were determined from UV-Vis. spectrophotometric titration as 6.3x104 M-1 for Pc 1 and 6.87x104 M-1 for Pc 2 with ct-DNA . The interactions of the studied Pc compounds with plasmid DNA were negligible.
In the second stage of the study; AFDT activities of Pc compounds were investigated using Pseudomonas aeruginosa (ATCC-27853), Staphylococcus aureus (ATCC-29213) and Candida albicans (ATCC-10231) organisms and with using diode laser light source (635 nm). It was observed that the Pc 1 compound, which was determined to be cytotoxic at 1.1 mM, had no cytotoxic effect at a concentration of 1 mM at 250 J/cm2. This result indicated that the Pc 1 compound was cytotoxic alone and had a high potential for use as a broad spectrum antimicrobial agent. The Pc 2 compound was cytotoxic at a concentration of 62.5 μM for S. aureus, 600 μM for P. aeruginosa and 500 μM for C. albicans at 250 J/cm2. This indicated the usage potential of Pc 2 as a broad spectrum AFDT agent.
Key Words: DNA Interaction, Phthalocyanine, Antimicrobial Photodynamic Therapy