Glukagon benzeri peptit 1 reseptör agonistleri ve dipeptidil peptidaz 4 inhibitörleri ile antidiyabetik bitkilerin etkileşimlerinin in siliko analiz ile belirlenmesi
Determination of interactions of antidiabetic plants with glucagon-like peptide 1 receptor agonists and dipeptidyl peptidase 4 inhibitors by in silico analysis
Yazar: AYŞE BANU PAK
Danışman: DOÇ. DR. MUSTAFA EMRE ERCİN
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Biyoistatistik ve Tıp Bilişimi Ana Bilim Dalı / Biyoistatistik ve Tıp Bilişimi Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoistatistik = Biostatistics

Özet:
Tip 2 diyabet mellitus, diyabetin en yaygın formudur ve bu hastalığın ortaya çıkardığı komplikasyonlar, bireylerin yaşam kalitesini derinlemesine azaltmakta ve erken ölüm artırma riskini yükseltmektedir. Ayrıca, bu durumla başa çıkan bireyler, genellikle çeşitli sosyal, ekonomik ve psikolojik olumsuz etkilerle karşılaşmaktadır. Bu acil sağlık sorunu karşısında, farklı etki mekanizmalarına dayanan çeşitli tedavi yöntemleri geliştirilmiş ve hâlâ araştırılmaya devam edilmektedir. Bu müdahalelerin temel hedefleri, optimal glisemik kontrol sağlamak, potansiyel komplikasyonları önlemek, yaşam kalitesini artırmak ve erken ölüm oranlarını azaltmaktır. Bu tedavi stratejileri arasında, inkretin bazlı tedaviler özellikle önem taşımaktadır, zira bu yöntemler, pankreastan GIP ve GLP-1 salgılanma mekanizmalarını taklit ederek vücudun doğal süreçlerinden faydalanmaktadır. Ayrıca, bu yerleşik tedavilere paralel olarak, son yıllarda bitkisel bazlı ilaçlara olan ilgi giderek artmaktadır.
Bu çalışmada, Türkiye'de yetişen antidiabetik özelliklere sahip bitkiler ve fitokimyasal bileşenlerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bu bağlamda, moleküler kenetlenme analizi kullanılarak-ilaç tasarımı ve geliştirme süreçlerinde kritik bir yöntem-bu bitki kökenli bileşenlerin GLP-1 reseptör agonistleri ve DPP-4 inhibitörleri ile ilişkili protein hedefleriyle olan etkileşimleri incelenmiştir.
Moleküler kenetlenme analizinin sonuçları, GLP-1 için 1.740 ve DPP-4 için 818 aday molekül ortaya koymuştur. Bu aday moleküllerin SwissADME analizi sonucunda, GLP-1 için 864 molekülün biyoyararlanım radarında, DPP-4 için ise 228 molekülün bulunduğu tespit edilmiştir. DPP-4 hedefi için belirlenen aday moleküllerin daha detaylı bir incelenmesi, toplamda 36 farklı bileşenin 13 farklı bitkiden türediğini ortaya koymuştur. Bu bulgular, in siliko yöntemlerle bu moleküllerin diyabet tedavisinde kullanılma potansiyelini göstermektedir.
Sonuç olarak, bu çalışma, 1.914 fitokimyasal ve mevcut antidiabetik ilaçların karşılaştırmalı analizi aracılığıyla, 13 bitkiden 36 antidiabetik potansiyele sahip bileşiğin başarılı bir şekilde belirlenmesini sağlayarak, yeni ilaç adaylarının keşfine değerli katkılarda bulunmuştur.

Abstract:
Type 2 diabetes mellitus stands as the most prevalent variant of diabetes, presenting a myriad of complications that profoundly diminish the quality of life for affected individuals and elevate the risk of premature mortality. Furthermore, those grappling with this condition frequently endure a range of adverse social, economic, and psychological repercussions. In response to this pressing health challenge, a diverse array of treatment modalities, founded upon distinct mechanisms of action, have been developed and continue to be explored. The overarching aims of such interventions are to achieve optimal glycemic control, avert potential complications, enhance the quality of life, and mitigate early mortality rates. Among these therapeutic strategies, incretin-based therapies hold particular significance, as they harness the body's innate processes by emulating the secretion mechanisms of GIP and GLP-1 from the pancreas. In parallel to these established treatments, there has been a burgeoning interest in herbal-based medicines, which have garnered increasing attention in recent years. In the present study, we undertook the identification of plants and phytochemical compounds possessing antidiabetic properties, specifically those native to Turkey. To this end, we employed molecular docking analysis—a pivotal approach in the realms of drug design and development—to scrutinize the interactions between these plant-derived compounds and the protein targets associated with GLP-1 receptor agonists and DPP-4 inhibitors utilized in incretin-based therapies. The results of our molecular docking analysis yielded an impressive 1.740 candidate molecules for GLP-1 and 818 candidate molecules for DPP-4. Subsequent SwissADME analysis of these candidates revealed that 864 were situated within the bioavailability radar for GLP-1, while 228 were identified for DPP-4. A more granular examination of the candidate molecules targeting DPP-4 ultimately revealed 36 distinct compounds derived from 13 different plant sources. These findings suggest a promising potential for these molecules in the treatment of diabetes, as demonstrated through in silico methodologies. In conclusion, this study successfully identified a total of 36 phytochemicals from 13 plants endowed with antidiabetic potential through a rigorous comparative analysis of 1.914 phytochemicals and existing antidiabetic pharmacotherapies, thus contributing valuable insights into the quest for novel drug candidates.