L-karnozin'in metallerle ve radikallerle etkileşimlerinin moleküler modelleme teknikleriyle incelenmesi
Investigation of interactions between L-carnosine with metals and radicals by molecular modelling
Yazar: SALTUK MUSTAFA EYRİLMEZ
Danışman: DOÇ. DR. CENK SELÇUKİ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Bu tezde Karnozin (ß-alanil-L-Histidin) dipeptidinin tautomerik formlarını (tautomer I: N?-H, tautomer II: N?-H) ve bu formların nötral ve zwitteriyonik durumlarının minimum enerjili geometrileri, bu geometrilerin farklı yükseltgenme basamaklarına sahip bakır metalleriyle ve hidroksil radikaliyle etkileşimleri DFT yöntemiyle hesapsal olarak incelenmiştir. Çalışma tautomer I ve tautomer II'nin nötral ve zwitteriyonik formlarının moleküler mekanik yöntemler kullanılarak konformer dağılımlarının elde edilmesiyle başlamıştır. Elde edilen konformerler DFT-B3LYP/6-31G(d) seviyesinde optimize edilmiştir. Optimizasyon sonuçlarına göre 5kcal/mol enerji aralığında kalan en kararlı konformer geometrileri, aynı yöntem kullanılarak daha büyük bir baz seti olan cc-PVDZ ile tekrar optimize edilmişlerdir. En kararlı geometrilerin Cu+ ve Cu2+ ile etkileşimleri DFT-B3LYP/GEN seviyesinde (C, H, O, N atomları için cc-PVDZ, Cu için LANL2DZ baz setleri tanımlanarak) incelenmiştir. Bakır iyonlarının karnozin ile oluşturduğu kararlı kompleksler elde edilmiş ve bakırın seçimli olarak karnozin tautomerlerinin hangi noktalarıyla etkileştikleri gösterilmiştir. Hidroksil radikalinin, karnozinin nötral formuyla etkileşimi gözlenmiş, antioksidan özellikleri incelenmiştir. Yapılan bu çalışma ile karnozin molekülünün terapötik uygulamalar amacıyla şelatlayıcı ve/veya antioksidan özelliğin kaybedilmeden modifiye edilmesi konusundaki araştırmalara yol göstermesi amaçlanmıştır.

Abstract:
In this study, minimum energy geometries of different tautomer and ionization forms of carnosine (tautomer I: N?-H, tautomer II: N?-H) and interactions between these geometries with different oxidation states of Cu metals and radicals were investigated by DFT quantum chemical methods. The study initiated with obtaining the conformer distrubition of tautomer I and tautomer II by using molecular mechanics method. The geometries obtained from MM calculations were re-optimized at B3LYP/6-31G(d) level of DFT theory. After the geometry optimization step, DFT-B3LYP/cc-PVDZ level optimizations were carried out on the previosly obtained geometries which were between 5 kcal/mol energy difference relative to the minimum energy geometry. Most stable geometries were then selected to interact with Cu+ and Cu2+ ions with DFT-B3LYP/GEN basis set where the GEN keyword was defined as cc-PVDZ for C, O, N, H atoms and LANL2DZ for copper. Stable complexes of Cu and carnosine were obtained and the favorable interaction points of Cu on carnosine were investigated. The interactions between hydroxyl radical and neutral form of carnosine was observed and antioxidant properties of carnosine was examined. The aim of this study is to provide information to modification studies of carnosine for therapeutic applications without losing the chelating and/or antioxidant ability of this molecule.