Astaksantin karotenoidinin siklin bağımlı kinaz 7 (CDK7) üzerindeki inhibisyon potansiyellerinin araştırılması
Investigation of the inhibitory potential of astaxanthin carotenoid on cyclin-dependent kinase 7 (CDK7)
Yazar: CEREN ELİF YETİM
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ UĞUR UZUNER
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Genetik = Genetics

Özet:
Hücre siklusunda kilit role sahip moleküllerde meydana gelen mutasyonlar, kontrolsüz hücre bölünmesine yol açarak normal hücrelerin tümör hücrelerine dönüşmesine neden olmaktadır. Siklin Bağımlı Kinazlar (CDK'lar), hücre döngüsünün en iyi bilinen ve önemli düzenleyicilerindendir ve CDK7, hücre döngüsünü, CDK1, 2, 4 ve 6'nın T-looplarından fosforilleyerek aktiflşetirmek suretiyle regüle eder. Son yıllarda çeşitli tümör tiplerinde yapılan analizler, tümör hücrelerinde CDK7 ekspresyonunun arttığını ve CDK7 inhibisyonunun çoklu tümör gelişimlerini inhibe etmede etkili olduğunu göstermiştir. Doğada bilinen karotenoidler arasında şimdiye kadar tanımlanmış en güçlü antioksidan olan astaksantin (ATK), anti-lipid peroksidasyonu, anti-inflamatuar, kardiyovasküler hastalıkları önleme, anti-diyabetik ve antikanser etkilere sahip çok güçlü bir antioksidandır.
Bu çalışmada, ATK karotenoidinin antitümör ve hücre bölünmesini geciktirici etkileri, CDK7 proteini üzerindeki inhibisyon potansiyelinin in silico moleküler kenetlenme, MCF10A ve MDA-MB-231 insan metastatik meme kanseri hücreleri üzerinde hücre kültürü çalışmaları, MTT ve akım sitometrisi deneyleri ile araştırılmıştır. Çalışmalar sonucunda ATK, düşük bağlanma enerjisi varlığında CDK7 proteinine yüksek afinite göstermiştir. Ayrıca ATK, 72 saatlik inkübasyondan sonra MDA-MB-231 tümör hücreleri üzerinde IC50=9.89 μM konsantrasyonunda sitotoksik etki göstermiştir. Hücre döngüsü analizi de ATK'nın hem kanser hem de normal hücreleri G0/G1 fazında durdurmada etkili olduğunu ortaya koymuştur. Mevcut bulgular, ATK'nın bilinen insan sağlığı faydalarına ek olarak hücre bölünmesini geciktirici aktiviteye sahip olduğunu göstermektedir. Sonuç olarak, mevcut bulgular ATK'nın hücre proliferasyonunu geciktirme ve transkripsiyonu durdurma potansiyeli için somut kanıtlar sunmakta ve bu alanda daha kapsamlı çalışmalara ihtiyaç duyulduğuna işaret etmektedir.

Abstract:
Mutations in molecules that play a key role in the cell cycle lead to uncontrolled cell division, resulting in the transformation of normal cells into tumor cells. Cyclin Dependent Kinases (CDKs) are among the best known and important regulators of the cell cycle. Cyclin Dependent Kinase 7 (CDK7) regulates the cell cycle by phosphorylating and activating the T-loops of CDK1, 2, 4 and 6. In recent years, analyses in various tumor types have shown that CDK7 expression is increased in tumor cells and CDK7 inhibition is effective in inhibiting multiple tumor growths. Among the carotenoids known in nature, astaxanthin is the most potent antioxidant identified so far. Astaxanthin (ATK) is a very potent antioxidant with anti-lipid peroxidation, anti-inflammatory, cardiovascular disease prevention, anti-diabetic and anticancer effects.
In this study, the antitumor and cell division retarding effects of ATK carotenoid were investigated through in silico molecular docking of its inhibition potential on CDK7 protein, cell culture studies on MCF10A and MDA-MB-231 human metastatic breast cancer cells, MTT and flow cytometry assays. As a result of the studies, ATK showed high affinity for CDK7 protein in the presence of low binding energy. In addition, ATK showed a cytotoxic effect on MDA-MB-231 tumor cells at a concentration of IC50=9.89 μM after 72 hours of incubation. Cell cycle analysis also revealed that ATK was effective in arresting both cancer and normal cells in G0/G1 phase.
The present findings suggest that ATK has cell division retarding activity in addition to its known human health benefits. In conclusion, the present findings provide concrete evidence for the anti-aging potential of ATK and point to the need for more extensive studies in this field.