MMP enzimlerinin katalitik çinko ile etkileşimlerinin DFT yöntemleri kullanılarak modellenmesi
Modelling the interactions of MMP enzymes with catalytic zinc using DFT methods
Yazar: BEYZA ŞİMAL BOZDAĞ
Danışman: PROF. DR. EMİNE ESRA KASAPBAŞI
Haliç Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics ; Kimya = Chemistry

Özet:
Matriks Metalloproteinaz-9 (MMP-9), hücre dışı matriksin (ECM) yeniden şekillendirilmesinde ve çeşitli patolojik durumlarda önemli rol oynayan bir enzimdir. Yüksek MMP-9 aktivitesi, kanser (meme, akciğer, pankreas, yumurtalık vb.), kardiyovasküler hastalıklar ve artrit gibi birçok hastalığın ilerlemesi ile ilişkilidir.
Bu tez çalışmasında, Ficus Deltoidea (FD) yaprak ekstraktının MMP-9 üzerindeki inhibitör etkilerini ve bu etkilerin moleküler mekanizmalarının araştırılması amaçlanmaktadır. Böylece FD yaprak ekstraktında bulunan biyoaktif bileşikler olan viteksin ve isoviteksin'in MMP-9 üzerinde inhibitör bir etkisi olup olmadığı incelenecektir. DFT yöntemi kullanılarak en düşük enerji seviyeli yapılar oluşturularak ve bu yapıların, HOMO-LUMO analizi, UV hesaplamaları ve NBO yükleri hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçlar ile bu bileşiklerin MMP-9 ile olan etkileşimleri analiz edilmiştir.
           Sonuçlar, Ficus Deltoidea yaprak ekstraktında bulunan viteksin ve isoviteksin'in MMP-9 enzimini inhibe edebileceğini ve bu bileşiklerin potansiyel biyolojik ajanlar olarak tıbbi uygulamalarda kullanılabileceğini göstermektedir. DFT hesaplamaları, bu bileşiklerin moleküler özelliklerini ve MMP-9 ile olan etkileşimlerini detaylı bir şekilde ortaya koymaktadır. Zn içeren komplekslerin kararlılığının özellikle su ve metanol gibi polar çözücülerde arttığı gözlemlenmektedir. Komplekslerin kararlılığını artırarak daha düşük enerjili yapılar oluşturmasına yardımcı olmaktadır.
Bu tez araştırmasında su ve metanol çözücü ortamında oluşturulan komplekslerin daha kararlı yapılar oluşturduğu ve hidrojen bağı ile stabilite kazandığı gözlemlenmektedir.
Elde edilen sonuçlar viteksin ve isoviteksin'in MMP-9 enzimini inhibe ettiğini ve viteksin'in MMP-9 ile daha kararlı kompleks oluşturduğunu göstermektedir.

Abstract:
Matrix Metalloproteinase-9 (MMP-9) is an enzyme that plays a significant role in the remodeling of the extracellular matrix (ECM) and various pathological conditions. High MMP-9 activity is associated with the progression of numerous diseases, including cancer (breast, lung, pancreatic, ovarian, etc.), cardiovascular diseases, and arthritis.
This thesis aims to investigate the inhibitory effects of Ficus Deltoidea (FD) leaf extract on MMP-9 and to explore the molecular mechanisms underlying these effects. Thus, it will examine whether the bioactive compounds present in FD leaf extract, vitexin and isovitexin, have an inhibitory effect on MMP-9. Using the DFT method, the lowest energy level structures were created, and HOMO-LUMO analysis, UV calculations, and NBO charges of these structures were calculated. The interactions of these compounds with MMP-9 were analyzed based on the obtained results.
The results indicate that vitexin and isovitexin found in Ficus Deltoidea leaf extract can inhibit the MMP-9 enzyme and that these compounds could be used as potential biological agents in medical applications. DFT calculations reveal the molecular properties of these compounds and their interactions with MMP-9 in detail. It is observed that the stability of Zn-containing complexes increases, especially in polar solvents like water and methanol. This helps form more stable, lower-energy structures.
In this thesis research, it is observed that complexes formed in water and methanol solvent environments create more stable structures and gain stability through hydrogen bonding.
The obtained results demonstrate that vitexin and isovitexin inhibit the MMP-9 enzyme, with vitexin forming a more stable complex with MMP-9.