P-sinefrin alkaloitinin mikrobiyal biyotransformasyonu ile oluşan yeni metabolitlerin analitik yöntemlerle tayini, izolasyonu, antidiyabetik ve antimikrobiyal aktivitelerinin belirlenmesi
The microbial biotransformation of P-synephrine and isolation of its metabolites by using analytical methods with their antidiabetic and antimicrobial activities
Yazar: ŞÜKRAN DEMİR
Danışman: DOÇ. DR. IŞIL GAZİOĞLU
Bezm-i Alem Vakıf Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmakognozi ve Doğal Ürünler Kimyası Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology ; Kimya = Chemistry
Dizin: Alkaloidler = Alkaloids ; Antienfektif ajanlar = Anti infective agents ; Antifungal ajanlar = Antifungal agents ; Biyotransformasyon = Biotransformation ; Hipoglisemik ajanlar = Hypoglycemic agents ; Kromatografi = Chromatography ; Lactobacillus acidophilus = Lactobacillus acidophilus ; Metabolitler = Metabolites ; Sinefrin = Synephrine ; Tiramin = Tyramine

Özet:
Mikrobiyota gelişiminde, beslenme, fizyolojik ve hastalık durumu, antibiyotik kullanımı, hijyen koşulları gibi birtakım faktörler rol oynamaktadır. Epidemiyolojik ve metagenomik çalışmaların gözlemleri sonucunda ve farklı deneysel hayvan modellerinden elde edilen verilerle birlikte alerjik hastalıklar, kolorektal kanser, diyabet, obezite gibi yaygın hastalıkların gelişmesini bağırsak mikrobiyotasının değişimi ile ilişkilendirildiği gösterilmiştir. Lactobacillus veya Biﬁdobacterium türleri gibi probiyotiklerle 4-12 hafta süren tedaviler, bireylerde vücut yağ kitlesinde ve insülin duyarlılığında olumlu yönde ciddi gelişmeler olduğunu göstermiştir. Çevre dostu olan mikrobiyal biyotransformasyon reaksiyonları ile yüksek stereospesifiklik ve regioseçicilik gibi fizikokimyasal özelliklere sahip kimyasal türevler elde etmek mümkündür. Biyotransormasyonda bakteri ile etkin özellik gösterebilecek Citrus aurantium var. Amara'da bulunan ve genelde diyet takviyelerinde kullanılan bir alkaloit olan p-sinefrin bileşiği kullanılmıştır. Alkaloitlerin biyotransformasyonları ile ilgili çalışmalara bakıldığında çok fazla bilimsel veriye rastlanmamaktadır. 2016 yılında Çin'de yapılmış bir çalışmada, 4,5-dimetoksi-kantin-6-on alkaloit tipli bileşik, Cunninghamella blakesleeana CGMCC 3,970 mantarı aracılığıyla biyotransformasyona tabi tutulmuş ve 1'i yeni olmak üzere toplam 6 tane bileşik elde edilmiştir. 
Bu tez çalışmasında, p-sinefrin alkaloidinin in vitro mikrobiyal biyotransformasyonu Lactobacillus acidophilus ATCC4356 bakteri suşu kullanılarak ilk kez gerçekleştirildi. Biyotransformasyon reaksiyonu sonucunda elde edilen bütanol ve sulu faz ekstreleri kromatografik analizlerle ayırma işlemlerine tabi tutuldu. Ardından elde edilen saf maddelerin yapı tayinleri 1H-NMR, APT ve MS gibi spektroskopik yöntemler kullanılarak yapıları aydınlatıldı.  Böylece sinefrinden yola çıkarak tiramin ve oktopamin maddeleri elde edilmiş oldu. Elde edilen bileşiklerin antidiyabetik aktiviteleri incelendiğinde tiramin (SLS-39-1) bileşiğinin IC50 değeri 484,909 µg/mL, oktopamin (SLM-21-30-1) bileşiğinin IC50 değeri >500 µg/mL ve SLS-1-22 (tiramin, sinefrin) fraksiyonunun IC50 değeri 109,7 µg/mL bulundu. Böylelikle biyotransformasyon sonucunda elde edilen maddelerin α-glukozidaz inhibisyon aktiviteleri araştırılmış oldu. Tiramin (SLS-39-1) en yüksek antimikrobiyal aktiviteyi gösterdi.
Bu tez çalışması ile, sinefrin alkaloidinin biyotransformasyonuyla, moleküllere yeni biyolojik aktiviteler kazandırılabilmesinin yanı sıra, yeni bileşiklerin oluşmasına, tek bir maddeden yola çıkarak yeni metabolitlerin (HPLC ve OrbiTRAP LC/MS gibi metotlar desteği ile) elde edilmesine ve elde edilen bu metabolitlerin antidiyabetik ve antimikrobiyal aktivitelerinin değerlendirilmesine olanak sağlandı.

Abstract:
A number of factors such as nutrition, physiological and disease status, antibiotic use and hygiene conditions play a role in the development of microbiota. As a result of the observations of epidemiological and metagenomic studies and with the data obtained from different experimental animal models, it has been shown that the development of common diseases such as allergic diseases, colorectal cancer, diabetes, obesity is associated with the change of intestinal microbiota. Treatment with probiotics such as Lactobacillus or Bifidobacterium species lasting 4-12 weeks has shown significant improvements in body fat mass and insulin sensitivity in individuals. It is possible to obtain chemical derivatives with physicochemical properties such as high stereospecificity and regioselectivity with environmentally friendly microbial biotransformation reactions. p-Synephrine, which is an alkaloid found in Citrus aurantium var. Amara, can show effective properties with bacteria in biotransorption and is generally used in dietary supplements. When we look at the studies on the biotransformation of alkaloids, there is not much scientific data. In a study conducted in China in 2016, 4,5-dimethoxy-canthen-6-one alkaloid type compound was biotransformed by Cunninghamella blakesleeana CGMCC 3,970 mushroom and a total of 6 compounds were obtained, 1 of which was new. 
In this thesis, in vitro microbial biotransformation of p-synephrine was performed for the first time using Lactobacillus acidophilus ATCC 4356 bacterial strain. The butanol and aqueous phase extracts obtained and they were subjected to separation processes by chromatographic analysis. Then, the structures of the pure compounds obtained were clarified using spectroscopic methods such as 1H-NMR, APT and MS. Thus, tyramine and octopamine substances were obtained based on synephrine. Antidiabetic activities of the compounds were investigated and the IC50 value of the tyramine (SLS-39-1) was found to be 484,909 µg/mL, the IC50 value of the octopamine (SLM-21-30-1) was found to be > 500 µg/mL and the IC50 value of SLS-1-22 (tyramine, synephrine) fraction was found to be 109,7 µg/mL. The α-glucosidase inhibition activities of biotransformed compounds were investigated. Tyramine (SLS-39-1) showed the highest antimicrobial activity.
With this thesis, besides the biotransformation of the synephrine, new biological activities can be brought to the molecules, the formation of new compounds, the production of new metabolites based on a single substance (with the support of methods such as HPLC and OrbiTRAP L/MS) and the anti-diabetic properties of these metabolites. Activities were enabled to be evaluated.