Artemisinin-benzotiyofen türevlerinin sentezi, antimikrobiyal, antioksidan etkinliği ve sitotoksisite aktivitelerinin belirlenmesi
Synthesis of artemisinin-benzothiophene derivatives, antimicrobial, antioxidant properties  and  determination of cytotoxicity activity
Yazar: ÖMRÜYE ÖZOK
Danışman: PROF. DR. ARİF KIVRAK
Van Yüzüncü Yıl Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2021
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Kimya = Chemistry

Özet:
Yüzyıllardan beri insanoğlu doğadan elde ettiği ilaçları farklı hastalıkların tedavisinde kullanmaktadır. Pelin bitkisinden (Artemisia absinthium) izole edilen doğal ürün olan artemisinin molekülü sıtma tedavisinde alternatifi olmayan bir molekül olarak karşımıza çıkmaktadır. Son yıllarda Artemisinin üzerine yapılan çalışmalarda sadece sıtma tedavisinde değil ayrıca farklı kanser türlerinin tedavisinde de etkili olduğu bulunmuştur. Bunun sonucu olarak Artemisinin ve yarı sentetik türevleri üzerine oldukça yoğun bilimsel çalışmalar başlatılmıştır. Bazı çalışmalarda artemisinin içeren hibrit moleküllerin Artemisinin etken molekülünden daha yüksek biyolojik aktivite gösterdikleri rapor edilmiştir. Özellikle yapısında Artemisinin ve biyolojik etkisi bilinen yapıların bulunduğu hibrit moleküllerin sentezi ve bunların biyolojik özellikleri üzerine literatürde farklı çalışmalar söz konusudur.
Bu çalışmada, analjezik, ateş düşürücü, antibakteriyel, antiparazitik, antitümör ve antikanser aktivitelerinden dolayı ilaç uygulamaları için çok büyük öneme sahip benzotiyofen molekülleri ile artemisinin molekülü bir araya getirilerek yeni hibrit moleküller sentezlenmiştir. Geliştirdiğimiz sentetik yöntemler (Sonagashira kenetlenme tepkimesi, elektrofilik halkalaşma tepkimesi, Suzuki Miyaura kenetlenme ve Steglich esterleşme tepkimesi) kullanılarak yeni artemisinin-benzotiyofen, artesunat-benzotiyofen (34 türev) türevleri yüksek verimler ile elde edilmiştir. Sentezlenen ve izole edilen tüm moleküllerin yapısal karakterizasyonu spektroskobik yöntemler ile kesin olarak bulunmuştur. Son bölümde ise hedef moleküllerin biyolojik potansiyellerinin ortaya çıkarılması için belirli türevlerin farklı kanser hatlarında sitotoksite özellikleri test edilmiştir. Buna göre artesunate-artemisinin molekülü özellikle kolon kanseri için kullanılan Caco-2 de oldukça düşük sitotoksiteye  (EC50: 83.1µM) sahiptir. Ayrıca artemisinin-benzotiyofen ve artesunate-benzotiyofenlerin (6 türev) antimikrobiyal özellikleri, antioksidant kapasiteleri araştırılmıştır. Elde edilen bulgulara göre sentezlenen türevlerin ileriki yıllarda kanser tedavisinde kullanılma potansiyelleri söz konusudur.  Son basamakta ise sitotoksik etki gösteren iki türevin SARS-CoV-2 ana proteazına bağlanma potansiyeli Molecular Docking ile belirlenmiştir. Test edilen türevlerin ana proteazına yüksek bağlanma özelliği gösterdiği bulunmuştur. Bu çalışmada, 34 yeni artemisinin-benzotiyofen hibrit yapıları ilk defa sentezlenmiş ve 6 türevin sitotoksik özellikleri, anti-viral potansiyelleri, antimikrobiyal etkileri ve antioksidant kapasiteleri ortaya çıkarılmıştır.

Abstract:
A variety of natural products obtained from plants have been used for the treatment of different diseases. Natural product Artemisinin, isolated from the  wormwood plant (Artemisia absinthium), is one of the greatest discoveries in medicine for the treatment of malaria.  In the last decades, it has been found that artemisinin not only very effective against malaria, but also it displays high biological activity in cancer cells. Hence, artemisinin and its semi synthetic derivatives have been gained importance as potantial drug candidates. Recent studies reported that artemisinin hybrit molecules show higher biological activity than artemisinin, or exhibit different mechanism of action.
In this study, new hybrid molecules were synthesized by combining benzothiophene molecules and artemisinin molecules, which are very important for drug applications due to their analgesic, antipyretic, antibacterial, antiparasitic, antitumor and anticancer activities. The new artemisinin-benzothiophene, artesunate-benzothiophene (34 derivatives) derivatives were obtained with high yields using the synthetic methods we developed (Sonagashira coupling reaction, electrophilic ringing reaction, Suzuki Miyaura coupling and Steglich esterification reaction). Structural characterization of all synthesized and isolated molecules was found precisely by spectroscopic methods. In the last section, the cytotoxic properties of certain derivatives in different cancer lines were tested in order to reveal the biological potentials of target molecules. Accordingly, the molecule of artesunate-artemisinin has a very low cytotoxicity (EC50: 83.1µM), especially in Caco-2, which is used for colon cancer. In addition, the antimicrobial properties and antioxidant capacity of artemisinin-benzothiophene and artesunate-benzothiophen (6 derivatives) were investigated. The derivatives synthesized according to the findings have the potential to be used in cancer treatment in the future. In the last step, the binding potential of the two derivatives showing cytotoxic effects to the SARS-CoV-2 main protease was determined by Molecular Docking. The tested derivatives were found to show high binding to the parent protease. In this study, 34 new artemisinin-benzothiophene hybrid structures were synthesized for the first time and the cytotoxic properties, anti-viral potentials, antimicrobial effects and antioxidant capacities of 6 derivatives were revealed.