Anti-kanser ilaç adayı L-Glu-L-Gln-L-Arg-L-Pro-L-Arg pentapeptidinin moleküler modellemesi ve titreşimsel spektral analizi
Molecular modelling and vibrational spectral analysis of anti-cancer drug candidate L-Glu-L-Gln-L-Arg-L-Pro-L-Arg pentapeptide
Yazar: GÖZDE YILMAZ
Danışman: PROF. AYŞEN ÖZEL ; PROF. SEVİM AKYÜZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Docking = Docking ; Moleküler modelleme = Molecular modeling ; İnterferans spektroskopisi = Interference spectroscopy

Özet:
Peptit içerikli ilaç türleri, başta kanser hastalıkları olmak üzere birçok hastalık çeşidinin tedavisinde biyoaktif rol oynayan aynı zamanda son yıllarda ilaç araştırma konularında popüler olan moleküllerdir. Anti-kanser, anti-bakteriyel, anti-obezite gibi farmasötik özelliklere sahip olmalarının yanı sıra, düşük toksik etkileri ve güçlü bağlanma afinitesine sahip olma özellikleri onları daha da tercih edilir kılmaktadır.  Tez çalışmamızda araştırdığımız, prinç kepeğinden türetilmiş nötral L-Glu-L-Gln-L-Arg-L-Pro-L-Arg (EQRPR) pentapeptidi anti-kanser, anti-alzheimer ve anti-obezite biyoaktivite özelliklerine sahiptir. Çalışmamızın birinci kısmında EQRPR pentapeptidinin teorik konformasyon analizi araştırılarak en düşük enerjiye sahip, en kararlı moleküler yapıya durumundaki geometri belirlenmiş ve ardından optimizasyon işlemi sonucunda titreşim modları belirlenerek, HOMO-LUMO analizleri gerçekleştirilmiştir. Tez çalışmamızın ikinci kısmında EQRPR pentapeptidi ve yapısında bulunan amino asitlerden türetilmiş ERQ, EER, EPR ve PRP tripeptitleri ile DNA, epidermal büyüme faktörü, ACE2 ile bağlanan SARS-CoV-2, apo formundaki COVID-19, halo formundaki COVID-19, SARS-CoV-2 spike glikoproteini, Integrin reseptörleri arasındaki etkileşim moleküler kenetlenme (docking) programı ile belirlenmiş, bağlanma afiniteleri tahmin edilmiştir. Bu çalışmada, teorik moleküler modelleme çalışmalarının yanı sıra 1H-NMR, FTIR ve Raman spektroskopik yöntemlerle yapılan deneysel araştırmalar da gerçekleştirilmiş ve teorik çalışmalar ile karşılaştırılarak yorumlanmıştır

Abstract:
Peptide-based drug types are molecules that play a bioactive role in the treatment of various diseases, particularly cancer, and have gained popularity in recent years in the field of drug research. In addition to possessing pharmaceutical properties such as anti-cancer, anti-bacterial, and anti-obesity, their low toxic effects and strong binding affinities make them even more preferable. These molecules are actively involved in the treatment of a variety of diseases, with a primary focus on cancer. Their popularity in drug research stems from their diverse pharmaceutical characteristics, encompassing anti-cancer, anti-bacterial, and anti-obesity properties. The combination of low toxicity and strong binding affinities further enhances their desirability in therapeutic applications. In our thesis, we investigated the pentapeptide neutral L-Glu-L-Gln-L-Arg-L-Pro-L-Arg (EQRPR) derived from rice bran, which possesses anti-cancer, anti-Alzheimer, and anti-obesity bioactivity properties. In the first part of our study, the theoretical conformation analysis of the EQRPR pentapeptide was conducted to determine the geometry of the molecular structure in its most stable state with the lowest energy. Subsequently, vibration modes were determined, and HOMO-LUMO analyses were carried out following the optimization process. In the second part of our thesis, the interaction between the EQRPR pentapeptide and tripeptides ERQ, EER, EPR, and PRP derived from the amino acids in its structure with DNA, epidermal growth factor, ACE2 binding to SARS-CoV-2, COVID-19 in apo form, COVID-19 in halo form, SARS-CoV-2 spike glycoprotein, and Integrin receptors was determined using molecular docking programs, and binding affinities were predicted. In this study, alongside theoretical molecular modeling, experimental investigations were conducted using 1H-NMR, FTIR, and Raman spectroscopic methods. The results were then compared and interpreted in conjunction with theoretical studies.