Sülfo grubu içeren yeni hibrit bileşiklerin sentezlenmesi, ın vitro çalışmalarla antimikrobiyal, antikanser ve kolinesteraz enzim inhibisyon aktivitelerinin incelenmesi ve teorik hesaplamalarla desteklenmesi
Synthesis of new hybrid compounds containing sulfo group, investigation of antimicrobial, anticancer and cholinesterase enzyme inhibition activities with in vitro studies and supporting with theoretical calculations
Yazar: NURANA IBRAHIMOVA
Danışman: PROF. DR. SERVET ÇETE
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Bu tez çalışmasında, Sülfametoksazol, Sülfizoksazol, Sülfametazin ve Sülfapiridin  gibi sülfonamid grubu içeren bileşiklerin aromatik aldehitlerle tepkimesi sonucu yeni inhibitörler sentezlenmiş ve bazı biyolojik özellikleri incelenmiştir. Çalışma dört aşamalı olarak tasarlanmıştır. İlk aşamada  önemli farmakolojik özelliğe sahip olduğu düşünülen  bir seri sülfonamit yapılı inhibitör sentezlenmiştir. İkinci aşamada, inhibitörlerin Kolinesteraz (asetilkolinesteraz ve bütirilkolinesteraz) enzim aktiviteleri üzerine inhibisyon etkileri incelenmiştir. Üçüncü aşamada, inhibitörlerin sitotoksik aktiviteleri ile antimikrobiyal özellikleri belirlenmiştir. Son aşamada ise sentezlenen sülfonamit grubu içeren inhibitörlerin molekül modelleme çalışmaları yapılmış ve ayrıca HOMO ve LUMO enerji profilleri incelenmiştir. Teorik çalışmalarda, Gaussian 09 paket programı kullanılarak DFT/B3LYP/6-31+G (d,p) temel seti ile yeni sülfa ilaç adaylarının optimize yapıları belirlenmiştir. Elde edilen en düşük enerjili ve kararlı konformasyonların sınır moleküler orbitalleri (FMOs: HOMO ve LUMO), kimyasal reaktivite parametreleri ve moleküler elektrostatik potansiyel (MEP) haritaları incelenmiştir. Sentezlenen inhibitörlerin yapıları, 1H-NMR, 13C-NMR, LC-MS ve FT-IR yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Sonra inhibitörlerin asetilkolinesteraz ve bütirilkolinesteraz enzimleri üzerine olan IC50 ve Ki değerleri hesaplanarak inhibisyon türleri belirlenmiştir. Bu değerler kıyaslandığında en iyi sonuçlar AChE enzimi için L8 inhibitörü (IC50 = 3,160,45 μM), BChE enzimi için ise L10 (IC50 = 1,851,04 μM) olarak bulunmuştur. Daha sonra inhibitörlerin MTT (3-(4,5-dimetiltiyazol-2-il)-2,5-difeniltetrazolyum bromürün) yöntemi ile Caco-2 insan kolon kanseri, MCF-7 insan meme kanseri ve SH-SY5Y insan nöroblastoma hattı üzerine  antikanser aktivitesi belirlenmiş ve antikanser aktivite sonuçları elde edilmiştir. İnhibitörlerin kanserli doku hücreleri üzerine gösterdikleri aktivite dikkate alındığında ve Doxorubicin ile kıyaslandığında her üç kanserli doku hücresi üzerine en iyi aktivite L5 için gözlenmiştir. Bu değerler 24 saatlik  inkübasyon sonunda Caco-2, MCF-7 ve SH-SY5Y için sırasıyla 25, 28 ve 25 M olarak bulunmuştur. Bu değerler Doxorubicin için ise sırasıyla 12,17 ve 15 M'dır. Değerler dikkate alındığında standart madde Doxorubicin'e karşı inhibitör L5'in iyi aktivite gösterdiği söylenebilir. Son olarak inhibitörlerin çeşitli bakteri (Staphylococcus aureus ATCC 29213, Staphylococcus epidermidis ATCC 35984, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 22853)  ve maya suşları (Candida albicans ATCC 10231, Candida parapsilosis ATCC 22019, Candida auris CDC B11903) üzerinde antimikrobiyal aktiviteleri in vitro olarak değerlendirilmiştir.

Abstract:
In this thesis study, new inhibitors were synthesized as a result of the reaction of compounds containing sulfonamide groups such as Sulfamethoxazole, Sulfisoxazole, Sulfamethazine and Sulfapyridine with aromatic aldehydes and some of their biological properties were examined. The study was designed in four stages. In the first stage, a series of sulfonamide inhibitors, which are thought to have important pharmacological properties, were synthesized. In the second stage, the inhibition effects of inhibitors on Cholinesterase (acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase) enzyme activities were examined. In the third stage, the cytotoxic activities and antimicrobial properties of the inhibitors were determined. In the last stage, molecular modeling studies of the synthesized sulfonamide group-containing inhibitors were carried out and HOMO and LUMO energy profiles were also examined. In theoretical studies, optimized structures of new sulfa drug candidates were determined with the DFT/B3LYP/6-31+G(d,p) basis set using the Gaussian 09 package program. Frontier molecular orbitals (FMOs: HOMO and LUMO), chemical reactivity parameters and molecular electrostatic potential (MEP) maps of the lowest energy and stable conformations obtained were examined. The structures of the synthesized inhibitors were characterized by 1H-NMR, 13C-NMR, LC-MS and FT-IR methods. Then, the types of inhibition were determined by calculating the IC50 and Ki values of the inhibitors on the acetylcholinesterase and butyrylcholinesterase enzymes. When these values were compared, the best results were found to be L8 (IC50=3.160.45 μM) for the AChE enzyme and L10 (IC50=1.851.04 μM) for the BChE enzyme. Then, the inhibitors were used to produce anticancer effects on Caco-2 human colon cancer, MCF-7 human breast cancer and SH-SY5Y human neuroblastoma line by the MTT (3- (4.5-dimethylthiazol-2-yl)-2.5-diphenyltetrazolium bromide) method. activity was determined and anticancer activity results were obtained. Considering the activity of the inhibitors on cancerous tissue cells and compared to Doxorubicin, the best activity on all three cancerous tissue cells was observed for L5. These values were found to be 25, 28 and 25 μM for Caco-2, MCF-7 and SH-SY5Y, respectively, after 24 hours of incubation. These values for Doxorubicin are 12,17 and 15 μM, respectively. Considering the values, it can be said that inhibitor L5 shows good activity against the standard substance Doxorubicin. Finally, inhibitors are effective against various bacteria (Staphylococcus aureus ATCC 29213, Staphylococcus epidermidis ATCC 35984, Escherichia coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 22853) and yeast strains (Candida albicans ATCC 10231, Candida parapsilosis ATCC 22019, Candida auris CDC B11 903) in vitro.