Moleküler modelleme yönlendirmeli olarak ursan türevi triterpenlerin sentezleri ve bazı biyolojik aktivitelerinin incelenmesi
Synthesis of ursane triterpenoids by molecular modelling assisted and investigation of some biological activities
Yazar: HALİL ŞENOL
Danışman: PROF. DR. ABDULLAH MENZEK ; PROF. DR. GÜLAÇTI TOPÇU
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Organik Kimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Genotoksisite = Genotoxicity ; Sitotoksisite = Cytotoxicity ; Ursolik asit = Ursolic acid

Özet:
Bu çalışmada, pek çok biyoaktiviteye sahip doğal triterpen ursolik asitten (3β-hidroksiurs-12-en-28-oik asit) hareketle Nükleer Faktör Kappa B (NF-κB) inhibisyon aktivitesi gösterme potansiyeli olan triterpenlerin sentezi hedeflendi. Bu amaçla öncelikle ursolik asitten sentezi tasarlanan farklı türevlerin NF-κB inhibisyon aktiviteleri moleküler docking yöntemleriyle incelendi. Oluşturulan veri bankasındaki bileşiklerin ilgili proteinler veya enzimler ile bağlanma skorları tayin edildi ve sentez için uygun moleküller belirledi. Sentetik çalışmalarda moleküler modelleme sonuçları da dikkate alınarak ursolik asitten hareketle 39 tanesi yeni olmak üzere toplam 57 adet bileşik sentezlendi. Sentez çalışmalarında α-amirinin (3β-hidroksiurs-12-en) yarı sentezi için ursolik asitten hareketle üç basamaklı yeni ve etkin bir yöntem geliştirildi. Uvaol (3β-hidroksiurs-12-en-28-ol)  ve uvaol-3-metil eter (3β-metoksiurs-12-en-28-ol) bileşikleri üzerinden asetat, mesilat, tosilat, benzoat, akrilat ve metakrilat esterleri gibi ester türevlerinin yanı sıra metil, metoksimetil, metoksietoksimetil, n-butil, allil, propargil, silil ve 2,3-epoksi-1-propil eter türevleri sentezlendi. 2,3-epoksi-1-propil eter türevi üzerinden NaOMe, NaN3 ve H3O+ gibi reaktiflerle epoksit açılma ürünleri sentezlendi. Epoksitin sodyum azid ile açılmasıyla elde edilen azidoalkol türevi üzerinden fenilasetilen ile [2+3] siklokatılma reaksiyonu yapıldı ve bir triazol türevi elde edildi. Ursolik asitten hareketle A, C ve D halkalarında enon, epoksit ve lakton yapıları içeren ursan türevleri elde edildi ve bu bileşiklerin yapıları aydınlatıldı. Oksidasyon ürünlerinin bir kısmı doğrudan meydana gelirken dört bileşik oksidatif düzenlenme ürünü olarak ele geçti. Yapılan in silico NF-κB taramalarında bağlanma skoru en yüksek olan bileşikler ursolik asit, bileşik 117 (3β-metoksiurs-12-en-28-ol, 28-O-p-nitrobenzoil) ve bileşik 118 (3β-metoksiurs-12-en-28-ol, 28-O-mesil) olarak belirlendi. Sentezlenen bileşiklerden seçilmiş bir seri triterpen türevine 3T3 fibroblast insan sağlıklı hücreleri üzerinde in vitro sitotoksisite, genotoksisite ve hücre içi ROS seviyesi ölçüm deneyleri yapıldı. Triterpenlerin konsantrasyonu 1.56 µM olduğunda bağıl canlılık en yüksek seviyede iken artan konsantrasyona bağlı olarak sitotoksisitenin arttığı gözlendi. 100 µM konsantrasyonda en düşük sitotoksisiteye sahip bileşikler 142 (3β-metoksiurs-12-en-28-oik asit), 157 (3β-hidroksiurs-12-en-28-ol, 28-O-asetil) ve 159 (3β-hidroksiurs-12-en-28-ol, 3,28-di-O-mesil) numaralı bileşikler olarak belirlendi. Hücre içi reaktif oksijen türlerinin (ROS) miktar ölçümlerinde ROS miktarını en az arttıran triterpen türevi ise bileşik 118 olarak belirlendi.

Abstract:
In this study, the synthesis of triterpenes with potential Nuclear Factor Kappa B (NF-κB) inhibitory activity starting from natural bioactive triterpene ursolic acid (3β-hydroxyurs-12-ene-28-oic acid) was aimed. For this purpose, initially NF-κB inhibitory activities of different triterpene derivatives designed from ursolic acid were investigated by molecular docking methods. In the created database, the binding scores of the compounds with proteins or enzymes were determined and identified the appropriate molecules for synthesis. Based on the results of docking studies, 57 compounds were synthesized from ursolic acid, 39 of which were new. A new and efficient method has been developed for semi-synthesis of α-amyrin from ursolic acid in three steps. Methyl, methoxymethyl, methoxyethoxymethyl, n-butyl, allyl, propargyl, silyl and 2,3-epoxy-1-propyl ether derivatives have been synthesized as well as ester derivatives such as acetate, mesylate, tosylate, benzoate, acrylate and methacrylate from uvaol (3β-hydroxyurs-12-ene-28-ol) and uvaol-3-methyl ether (3β-methoxyurs-12-ene-28-ol). Epoxide opening products were synthesized reaction from the 2,3-epoxy-1-propyl ether derivative with reagents such as NaOMe, NaN3 ve H3O+. To synthesize a triazole derivative [2+3] cycloaddition reaction was performed with epoxide opening product, azido alcohol, and phenyl acetylene. Ursane derivatives including enon, epoxide and lactone structures in A, C and D rings, were synthesized from ursolic acid, and their structures were determined. Some of these oxidation products were formed directly from the reactions but four compounds were obtained as oxidative rearrangements products. Compounds with the highest binding score in the in silico NF-κB tests are ursolic acid, compound 117 (3β-methoxyurs-12-ene-28-ol, 28-O-p-nitrobenzoyl) and compound 118 (3β-methoxyurs-12-en-28-ol, 28-O-mesyl). In vitro cytotoxicity, genotoxicity and intracellular reactive oxygen species (ROS) level measurement experiments were performed on 3T3 fibroblast human healthy cells to a series of triterpene derivatives selected from the synthesized compounds. When the concentration of triterpenes was 1.56 μM, the relative viability was at the highest level, whereas the cytotoxicity increased with increasing concentration. The compounds with the lowest cytotoxicity at 100 μM concentration were determined as 142 (3β-methoxyurs-12-ene-28-oic acid), 157 (3β-hydroxyurs-12-en-28-ol, 28-O-acetyl) and 159 (3β-hydroxyurs-12-ene-28-ol, 3,28-di-O-mesyl). The triterpene derivative, which least increase of the intracellular ROS levels was determined as compound 118 (3β-methoxyurs-12-en-28-ol, 28-O-mesyl).