Çeşitli 1,2,4-triazol halkası içeren heterosiklik bileşiklerin asetilkolinesteraz ve bütirilkolinesteraz aktiviteleri üzerine etkilerinin araştırılması
Investigation of various 1,2,4-triazole bearing heterocyclic compounds on acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase activities
Yazar: MERT ÇETİN
Danışman: DOÇ. DR. ÖZKAN DANIŞ
Marmara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Asetilkolinesteraz (AChE, EC 3.1.1.7) enziminin temel biyolojik rolü, asetilkolinin hızlı hidrolizi ile kolinerjik sinapslarda uyartıların iletimini sonlandırmaktır. Asetilkolinesteraz organizmada; nöromüsküler kavşakta, kolinerjik nöronlarda, kolinerjik sinapslarda, kırmızı kan hücrelerinde (eritrositler), akciğerde, dalakta ve beynin gri maddesinde bulunmaktadır.  Bütirilkolinesteraz (BuChE, EC 3.1.1.8), bir serin hidrolaz olup çok iyi bir detoksifikant olması nedeniyle farmakolojik ve toksikolojik açıdan önemli bir enzimdir. Bu özellik, bütirilkolinesterazın süksinilkolin, aspirin, kokain, eroin ve organofosfatlar gibi ester yapılı bileşikleri parçalayabilmesinden kaynaklanmaktadır. Bütirilkolinesteraz karaciğer ve plazma dahil bir çok doku ile merkezi ve periferik sinir sisteminde daha yaygın olarak bulunmaktadır.   
İnsanlar da dahil birçok organizmanın merkezi ve parasempatik sinir sisteminde yer alan, bir kimyasal transmitter olan asetilkolinin Alzheimer ve Parkinson hastalıklarının patogenezinde önemli bir yere sahip olduğu bilinmektedir. Nöropatolojik bulgular, asetilkolin seviyelerinde meydana gelen azalmaların, senil amiloid β-peptit plaklarının ve nörofibriler yumakların beyin içerisinde birikiminin, Alzheimer Hastalığının patojenezinde kritik bir rol oynadığını göstermiştir. Bazal ön beyin kolinerjik hücrelerinin kaybı sonucunda asetilkolin seviyesinde meydana gelen belirgin azalmanın, Alzheimer hastalığıyla ilişkili kavrama bozukluğunun önemli sebeplerinden biri olduğuna inanılmaktadır. Bu nedenle Alzheimer hastalığının semptomatik tedavisinde en umut verici girişim, asetilkolinin hidrolizinden başlıca sorumlu enzim olan asetilkolinesterazın inhibisyonu ile asetilkolinin beyindeki sinaptik düzeyini arttırmaktır. 
     1,2,4-triazol halkası içeren heterosiklik bileşikler farmakoloji alanında son yıllarda giderek artan bir öneme sahiptir. Triazol türevleri, antibakteriyel, antifungal, antitüberküloz, anksiyolitik, antikonvulsan, anti-inflamatuar, analjezik, antikanser, antioksidan gibi geniş spektrumlu biyolojik aktivitelere sahiptirler. Farklı substitüsyonlar ile bu bileşiklerin etkilerinde önemli değişikliklerin meydana gelmesi yeni enzim inhibitörlerinin ve biyoaktif moleküllerin keşfi için triazolleri önemli bir hedef haline getirmiştir.  
     Bu çalışmada 21 adet 1,2,4-triazol halkası içeren heterosiklik bileşiğin asetilkolinesteraz ve bütirilkolinesteraz enzimlerini inhibe edici özellikleri ilk kez olmak üzere incelendi. Tüm bileşiklerin kolinesteraz enzimleri üzerindeki inhibe edici etkileri 50 µM inhibitör konsantrasyonunda tarandı. Bu tarama sonucunda asetilkolinesteraz için en yüksek inhibisyon etkisini M19 bileşiğinin (%63,27), bütirilkolinesteraz içinse en yüksek inhibisyon etkisinin M14 bileşiğinin (% 53.43) gösterdiği belirlendi. En yüksek etki gösteren bileşiklerin inhibisyonları için IC50 değerleri hesaplandı. Ayrıca enzimlerin kinetik parametreleri belirlendi. Elde edilen sonuçlar 1,2,4-triazol türevi bileşiklerin ılımlı kolinesteraz inhibitörleri olduğunu göstermektedir.

Abstract:
The main biological role of the acetylcholinesterase (AChE, EC 3.1.1.7) enzyme is to terminate the transmission of stimuli in cholinergic synapses by rapid hydrolysis of acetylcholine (ACh). AChE is located in the neuromuscular junction, cholinergic neurons, cholinergic synapses, red blood cells (erythrocytes), lungs, spleen, and gray matter of the brain in the organism. Butyrylcholinesterase (BuChE, EC 3.1.1.8) is a serine hydrolase and is a pharmacologically and toxicologically important enzyme which plays an important role in detoxification. This activity is due to the fact that BuChE can break down ester-based compounds such as succinylcholine, aspirin, cocaine, heroin and organophosphates. Butyrylcholinesterase is more common in the central and peripheral nervous system and various tissues including liver and plasma. 
Acetylcholine (ACh), a chemical transmitter in the central nervous system (CNS) and parasympathetic nervous system (PNS) of many organisms, including humans, is now known to have an important role in the pathogenesis of Alzheimer's and Parkinson's disease. Neuropathological evidence has shown that the decreased levels of acetylcholine, β- amyloid senile plaques and neurofibrillary tangles formation within the brain play a crucial role in the pathogenesis of AD. A significant decrease in ACh levels due to loss of basal forebrain cholinergic cells is believed to play an important role in the cognitive impairment aspect of Alzheimer's disease. Therefore, the most promising approach in the symptomatic treatment of Alzheimer's disease is to increase the synaptic level of acetylcholine in the brain by inhibition of acetylcholinesterase, the main enzyme responsible for the hydrolysis of acetylcholine. 
The studies on the heterocyclic compounds containing 1,2,4-triazole rings has been increasing in recent years. Triazole derivatives have a broad spectrum of biological activities such as antibacterial, antifungal, antituberculosis, anxiolytic, anticonvulsant, anti-inflammatory, analgesic, anticancer, antioxidant. The activities of these compounds could be enhanced with various substitutions.
In this study, acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase inhibitory properties of 21 heterocyclic compounds containing 1,2,4-triazole ring were examined for the first time. Inhibitory effects of all compounds on cholinesterase enzymes were screened at 50 µM inhibitor concentration. As a result of this screening, it was determined that compound M19 had the highest inhibitory activity (63.27%) for acetylcholinesterase and or butyrylcholinesterase, compound M14 exhibited the highest inhibitory activity (53.43%). For the most potent inhibitors IC50 values were calculated. In addition, kinetic parameters of enzymes were determined. The results showed that the 1,2,4-triazole derivative compounds are mild cholinesterase inhibitors.