Bitki aktif moleküllerinin antifungal etkisinin moleküler kenetlenme yöntemi ile ın sılıco olarak belirlenmesi
In silico determination of the antifungal effect of plant active molecules by molecular docking
Yazar: BEYZA YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. VİLDAN ENİSOĞLU ATALAY ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET EMİN URAS
Üsküdar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Botrytis cinerea = Botrytis cinerea

Özet:
Bitkileri enfekte etmek için birçok strateji geliştiren, zorlu ortam koşullarında varlığını sürdürebilen ve geniş konukçu aralığına sahip Botrytis cinerea uzun yıllar boyunca tonlarca ürün kaybına neden olarak hem ekonomik hem de ekolojik olarak önemli bir sorun haline gelmiştir. Tarım zararlılarından kurtulmak amacıyla kullanılan kimyasal pestisitlerin toprakta ve ekinlerdeki neden oldukları kalıntılar, özellikle çocuklarda hormonel abnormaliteler ve akut  solunum yolu zehirlenmeleri gibi insan ve çevre sağlığına karşı ciddi tehlikeler barındırmaktadır. Bu zararlardan kaçınmanın en kritik adımı kimyasal pestisit moleküllerini bitki aktif molekülleri ile değiştirmek olacaktır aynı zamanda bu çalışmalara öncelikli olarak in silico yaklaşılması hem zaman hem maliyet olarak geri dönüş sağlayacaktır. B. cinerea'nın önemli virülans faktörlerinden olan pektin metilesteraz'ın inhibisyonu, söz konusu organizmanın kontrol altına alınmasını kolaylaştıracaktır. Bu amaçla, Dr. Duke veri tabanı aracılığıyla antifungal etkisi bulunan 600 bitki aktif molekülüne seçilerek, Lipinski kurallarına uygun olmayan moleküllerin elenmesi sonucunda 409 molekül ile çalışma gerçekleştirilmiştir. Çalışılan 409 molekül için öncelikle Spartan yazılımı kullanılarak Moleküler Mekanik/MMFF yöntemi ile konformer taramalar yapılarak aynı program üzerinden Yarı Deneysel/PM6 yöntemi ile geometri optimizasyonları gerçekleştirmiş ve QSAR parametre değerleri hesaplanmıştır. Optimizasyonları tamamlanan moleküllerin AutodockVina yazılımı aracılığıyla kenetlenme çalışmaları gerçekleştirilmiştir. Hesaplanan QSAR parametreleri ile kenetlenme skorları aracılığıyla yapılan lineer regresyon analizleri sonrasında çalışmaya 172 efektör molekül sonraki çalışmalar için seçilmiş ve referans molekül olarak 9 adet ticari fungusit molekül setine dahil edilmiştir. BIOVIA Discovery Studio yazılımı ile elde edilen etkileşim haritaları ile kritik aktif bölge amino asitleri belirlenmiştir. Yapılan tüm analizler sonucunda fizikokimyasal parametre korelasyonlarını sağlayan ve kimyasal pestisitlere alternatif olabilecek bitki aktifleri 6-Hydrogenistein, 6-Methoxygossypol, 7,4'-Dihydroxyflavan, Artemisinin, Ciprofloxacin Lycoricidine, Podolactone B, Repin, Sandaracopimaradienediol, Viscidulin olarak belirlenmiştir.

Abstract:
Botrytis cinerea, which has developed many strategies to infect plants, can survive in harsh environmental conditions and has a wide host range, has become an important problem both economically and ecologically, causing tons of crop losses for many years. The residues in soil and crops caused by chemical pesticides used to get rid of agricultural pests pose serious threats to human and environmental health, such as hormonal abnormalities and acute respiratory poisoning, especially in children. The most critical step to avoid these damages will be to replace chemical pesticide molecules with plant active molecules, and approaching these studies primarily in silico will provide both time and cost returns.Inhibition of pectin methylesterase, one of the important virulence factors of B. cinerea, will facilitate the control of this organism. For this purpose, 600 plant active molecules with antifungal effect were selected through the Dr. Duke database and 409 molecules were studied after the elimination of molecules that did not comply with Lipinski rules. For the 409 molecules studied, conformer distributions were first performed with the Molecular Mechanics/MMFF method using Spartan software, geometry optimizations were performed with the Semi-Empirical/PM6 method through the same software and QSAR parameter values were calculated. The docking studies of the optimized molecules were carried out using AutodockVina software. After linear regression analyses using the calculated QSAR parameters and docking scores, 172 effector molecules were selected for further studies and 9 commercial fungicides were included in the molecule set as reference molecules. Critical active site amino acids were determined with the interaction maps provided by BIOVIA Discovery Studio software. As a result of all analyses, plant actives that provide physicochemical parameter correlations and can be alternative to chemical pesticides were determined as 6-Hydrogenistein, 6-Methoxygossypol, 7,4'-Dihydroxyflavan, Artemisinin, Ciprofloxacin Lycoricidine, Podolactone B, Repin, Sandaracopimaradienediol, Viscidulin.