Yeni retinoid bileşiklerinin tasarlanması, sentezi, yapı aydınlatılması, biyolojik etki tayini ve yapı -Aktivite çalışmaları
Design, synthesis, structural elucidation, determination of biological activity and structure -Activity studies of novel retinoid compounds
Yazar: A. SELEN GÜRKAN
Danışman: PROF. DR. ERDEM BÜYÜKBİNGÖL
Ankara Üniversitesi / Sağlık Bilimleri Enstitüsü / Farmasötik Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2009
Konu: Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Antioksidanlar = Antioxidants ; Nitrik oksit = Nitric oxide

Özet:
Bu çalışmada, nitrik oksit radikal inhibisyonu olarak ele alınan antioksidan aktivite göstermesi beklenen, tetrahidronaftalen halkasının ikinci ve/veya üçüncü konumunda sübstitüent taşıyan, iki grup halinde yirmi yedi adet yeni retinoid türevi tasarlanmış ve sentezlenmiştir. Bu retinoid analoglarının on tanesi (6 - 15) beş basamakta, diğer on yedi bileşik (16 - 32) ise dört basamakta sentezlenmiştir. Tetrahidronaftalen yapısının üçüncü konumunda metil grubu olan (6 - 15) numaralı bileşikler, tetrahidronaftalen halkasının ikinci konumundan uygun sübstitüentli amid grubu ile bağlanmıştır. Amid bağı oluşumu, alfa-lipoik asit, kafeik asit, ferulik asit ve troloks gibi güçlü antioksidan özellikler gösterdiği bilinen karboksilik asit bileşikleri ile gerçekleştirilmiştir. Tetrahidronaftalen halkasının ikinci konumunda birici grupta görülen metil yerine sübstitüent taşıyan, uygun aminlerle oluşan benzer amid grupları içeren (16 - 32) bileşiklerinde farklı bir sübstitüsyon yolağı bulunmaktadır. Bu bağlanan aminlerden biri, antioxidan özellikleri bilinen serbest radikal tempamindir. Böylece, birinci grup bileşiklerde tetrahidronaftalen halkasının üçüncü konumunda NH-CO grubu görünürken, halkanın ikinci konumunda ters amid oluşumu (CO-NH) ile ikinci sübstitüsyon yolağı oluşmaktadır.Sentezlenen bileşikler, uygun çözücü sistemleri kullanılarak kolon kromatografisi ile saflaştırılmıştır. Bileşiklerin saflıklarının İTK ile kontrol edilmesinin ardından erime noktaları belirlenmiştir. Bileşiklerin kimyasal yapıları elementel analiz, 1H-NMR, kütle (ESI+) ve infrared spektral bulguları ile aydınlatılmıştır. Bütün bileşiklerin orijinallikleri ScienceFinder veritabanı ile kontrol edilmiştir.Sentezlenen retinoidal bileşiklerin nitrik oksit radikalini inhibisyon aktiviteleri, LPS ile aktive edilmiş RAW 264.7 makrofaj hücreleri üzerinde in vitro olarak test edilmiştir. Bileşiklerin hücrelerin canlılığı üzerindeki etkinliğini araştırmak için MTT testi kullanılmıştır. Antioksidan referans bileşikler (retinoik asit, alfa-lipoik asit, ferulik asit, kafeik asit, resveratrol, troloks ve tempamin) ile karşılaştırıldığında, 6, 10, 11, 12, 17, 18, 20, 24, 25, 26, 27, 29, 30, 31 ve 32 bileşiklerinin 50 mM konsantrasyonda %20'nin üzerinde inhibitör aktivite gösterdiği bulunmuştur.Bileşiklerin kantitatif yapı - aktivite ilişkileri (QSAR) çalışmaları yapılmıştır. DRAGON yönteminden elde edilen 1670 moleküler tanımlayıcının değişken seçimi ile indirgenen 42 tanımlayıcı ileri basamaklı seçim ile çoklu regresyon analizine tabi tutulmuş, bileşiklerin biyolojik aktiviteleri ile ilişkili olan üç boyutlu görüntülerini tanımlayan dört WHIM tanımlayıcısı elde edilmiştir. Ayrıca, biyolojik aktivite ile doğrusal ilişkisini belirlemek için Partisyon katsayısı (logP) da değerlendirilmiştir.Diğer yandan, retinoid türevleri ve RXR olarak alınan retinoid reseptörü arasındaki etkileşimleri incelemek için AutoDock Tools - 1.5.4 kullanılarak, yeni retinoid analoglarının doking çalışmaları yapılmıştır. RXR reseptör proteini, Protein Veri Bankasından *.pdb formatında (3FUG) alınmıştır. Bileşiklerin farklı konformasyonlardaki etkileşiminin bağlanma enerjileri elde edilmiş ve en iyi uyumu veren konformasyon her bir bileşiği temsilen seçilmiştir.Anahtar Sözcükler: Antioksidan, doking, nitrik oksit, retinoid, RXR.

Abstract:
In this study, two groups of novel twenty-seven retinoid derivatives should be expected to possess antioxidant activity which regarded to nitric oxide radical inhibition, were designed and synthesized with the substituents at 2nd and/or 3rd positions of the tetrahydronaphthalene ring. Ten of these retinoid analogues (6 - 15) were synthesized in five steps while other seventeen compounds (16 - 32) were synthesized in four steps. The compounds (6 - 15) which have a methyl group at the 3rd position of the tetrahydronaphthalene moiety are linked to an amide group with appropriate substituents at the second position of the tetrahydronaphthalene ring. The amid bound formation was established with the well-known carboxylic acid compounds which show strong antioxidant properties, such as alpha-lipoic acid, caffeic acid, ferulic acid, and trolox. The different substitution pattern exists in compounds 16 to 32 in which the second position of the tetrahydronaphthalene ring bears the substituents instead of methyl group as seen in the first group, were appeared to have similar amide moiety formed with appropriate amines. One of these linked amine compounds is free radical tempamine which is known to have antioxidant properties. Thus, the first group of compounds indicate NH-CO moiety as bind to tetrahydronaphthalene ring at 3rd position whereas the second substitution pattern occurred with the reverse amide formation (CO-NH) at the 2nd position of the ring.These synthesized compounds were fully purified by column chromatography using appropriate solvent systems. The purity of the compounds was controlled by TLC followed by determining of the melting points. The chemical structures of the compounds were elucidated with their elemental analysis, 1H-NMR, mass (ESI+) and infrared spectral data. All the compounds are appeared to possess novelity as they are all checked by Science Finder database.The synthesized retinoidal compounds were tested in vitro on LPS activated RAW 264.7 macrophage cells for their nitric oxide radical inhibition. MTT test was used in order to investigate the effectiveness of the compounds on the viability of the cells. It was found that the compounds 6, 10, 11, 12, 17, 18, 20, 24, 25, 26, 27, 29, 30, 31 and 32 have shown upon 20% inhibitory activity at 50 mM concentration, when compared with the antioxidant reference compounds (retinoic acid, alpha-lipoic acid, ferulic acid, caffeic acid, resveratrol, trolox and tempamine).Quantitative structure - activity relationships (QSAR) studies was performed by variable selection of 1670 molecular descriptors obtained from DRAGON method shrinked to final 42 descriptors which then applied to forward stepwise selection by multiple regression analysis resulted with four WHIM descriptors in defining the three dimentional aspects of molecules related to their biological activities. Indeed, partition coefficient (logP) was further considered to figure out the linear relationship of this property with the biological activity.On the other hand, docking studies of the novel retinoid analogues were performed using the AutoDock Tools - 1.5.4 in order to study the interactions between the retinoid compounds and retinoid receptor taken as RXR. The RXR receptor protein was taken from the Protein Databank in *.pdb format (3FUG). The binding energies of the interaction in different conformations were obtained and the best conformation fit was chosen for the representation of the each compound.Key words: Antioxidant, docking, nitric oxide, retinoid, RXR.