Bazı 7-hidroksi kumarin bileşiklerinin pıhtılaşma faktörü Xa ve antidiyabetik enzimlerin aktiviteleri üzerine etkilerinin incelenmesi
Effects of some 7-hydroxy coumarin compounds on coagulation factor Xa and activities of antidiabetic enzymes
Yazar: FURKAN MELETLİ
Danışman: PROF. DR. ÖZLEM SAÇAN
İstanbul Üniversitesi-Cerrahpaşa / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry

Özet:
Kumarinler; antioksidan, antibakteriyel, antifungal, anti-viral, antibiyotik, antitümör, antikoagülan, anti-diyabetik ve antikanser gibi biyolojik aktiviteleri olan moleküllerdir. Kumarinlerin α-amilaz, α-glukozidaz ve üreaz enzimlerini inhibe ettiği bilinmektedir. α-Amilaz ve α-glukozidaz enzimlerinin inhibitörleri, insülin hormonunun işlev bozukluğunun sonucunda anormal yüksek kan şekeri ile karakterize edilen diyabet hastalığının tedavisinde uzun yıllardır kullanılmaktadır. Ayrıca kumarin türevlerinin üreaz inhibitör aktiviteleri olduğu bilinmektedir. Üreaz enzimi, bakteriler için uygun yaşam koşulları sağlayarak tüberküloza, mide ve peptik ülserlere, akut ve kronik enfeksiyonlara sebep olur.
İlaç çalışmalarında hesaplamalı kimya ve modelleme olmaksızın hedeflenen sonuçlara ulaşmak imkânsızdır. Moleküler yerleştirme, hesapsal kimya uygulamasıdır ve hedef biyomolekülünün geometrisine ve yapısına dayanarak ligandın proteine bağlanma afinitesini tahmin edebilen ve ilaç tasarımında kilit rolü olan bir araştırma alanıdır. 
Çeşitli ve yüksek biyolojik etki potansiyeli olan, 5 tanesi özgün 8 adet 7-hidroksikumarin türevleri (kumarin-ftalonitril türevleri) sentezlenmiştir. Bileşiklerin yapıları FT-IR ve 1H-NMR yöntemleriyle doğrulanmıştır. 
Yapılan in silico çalışmalar ile bileşiklerin enzimlere bağlanma enerjileri, ligand verimliliği değerleri ve amino asit kalıntıları ile etkileşim türleri belirlenmiştir. Ayrıca sentezlenen kumarin-ftalonitril türevlerinin ilk kez α-amilaz, α-glukozidaz ve üreaz inhibitör aktiviteleri ile birlikte antikoagülan etkileri in vitro yöntemler kullanılarak araştırılmıştır. 
Gerçekleştirilen in vitro denemeler neticesinde elde edilen biyolojik aktivite sonuçlarına göre; K1, K2, K4 ve K8 bileşiklerinin IC50= 612.85-1056.31 µM değerleriyle, referans bileşik olan kuarsetinden (IC50= 1076.80 µM) daha yüksek α-glukozidaz inhibitör aktivite gösterdiği belirlenmiştir. Bu yapılar içerisinden K8 molekülü, serinin en aktif bileşiği olarak tespit edilmiştir. K7 bileşiği IC50= 1163.89 µM değeriyle, referans bileşik olan tiyoüreden (IC50= 2287.95 µM) daha yüksek üreaz inhibitör aktivite göstermiştir. Ayrıca kumarin bileşiklerinin tromboplastik aktivite üzerine olan etkileri incelendiğinde; K2, K3, K6 ve K7 bileşiklerinin pıhtılaşma süresini uzattıkları bulunmuştur.
Tez çalışmamızdan elde edilen sonuçlar neticesinde, kumarin-ftalonitril türevlerinin α-glukozidaz ve üreaz inhibitör aktiviteleri ile birlikte antikoagülan etkileri açısından umut verici bileşikler olarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
Coumarins are molecules that possess various biological activities such as antioxidant, antibacterial, antifungal, antiviral, antibiotic, antitumor, anticoagulant, anti-diabetic, and anticancer properties. It is known that they inhibit the enzymes α-amylase, α-glucosidase, and urease. Inhibitors of α-amylase and α-glucosidase enzymes have been used in the treatment of diabetes for many years. Diabetes is a disease characterized by abnormally high blood sugar levels due to malfunctioning of the hormone insulin. Furthermore, coumarin derivatives are known as urease inhibitors. Urease enzyme creates favorable conditions for bacteria, and can cause tuberculosis, gastric and peptic ulcers, acute and chronic infections.
In drug research, it is impossible to achieve the desired results without computational chemistry and modeling. Molecular docking is a computational chemistry application and a research area that plays a key role in drug design by predicting the binding affinity of a ligand to a target biomolecule based on its geometry and structure.
Due to the diverse and high biological activities of coumarin compounds, 8 derivatives of 7-hydroxycoumarin (coumarin-phthalonitrile derivatives), 5 of which are novel were designed and synthesized, for potential α-amylase, α-glucosidase, and urease inhibition potential, as well as anti-thrombotic effects. The structures of the compounds were confirmed by FT-IR and 1H-NMR methods.
In silico studies were evaluated to determine the binding energies of the compounds to the enzymes, their ligand efficiency values, and the types of interactions with amino acid residues. Additionally, the synthesized coumarin-phthalonitrile derivatives were investigated for their α-amylase, α-glucosidase, and urease inhibitor activities, as well as their anticoagulant effects, using in vitro methods for the first time.
According to the results obtained from the in vitro experiments, compounds K1, K2, K4, and K8 exhibited higher α-glucosidase inhibitory activity with IC50 values of 612.85-1056.31 µM compared to the reference compound quercetin (IC50= 1076.80 µM). Among these structures, compound K8 was identified as the most active compound in the series. Compound K7 showed higher urease inhibitory activity with an IC50 value of 1163.89 µM compared to the reference compound thiourea (IC50= 2287.95 µM). Additionally, when the effects of coumarin compounds on thromboplastic activity were examined, it was found that compounds K2, K3, K6, and K7 prolonged clotting time.
The results obtained from our thesis study indicate that coumarin-phthalonitrile derivatives are promising compounds in terms of α-glucosidase and urease inhibitory activities, as well as anticoagulant effects.