Met-ser dipeptidinin titreşim frekans ve kiplerinin konformasyon analizi ve ab-ınıtıo dft yöntemleri ile incelenmesi
Conformational analysis of vibrational frequencies and modes of met-ser dipeptide and investigation with ab-initio dft methods
Yazar: BİLGE BIÇAK
Danışman: YRD. DOÇ. DR. SERDA KECEL GÜNDÜZ
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı / Atom ve Molekül Fiziği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Ab initio = Ab initio ; Dipeptid = Dipeptide ; Kızılötesi spektroskopi = Infrared spectroscopy ; Raman spektroskopisi = Raman spectroscopy ; Titreşim frekansı = Vibrational frequency

Özet:
Bu çalışmada Metionin-Serin(MET-SER) dipeptidinin teorik konformasyon analizi yöntemi ile konformasyon olanakları, yapı fonksiyon ilişkisini saptamak amacıyla incelenmiştir. Bu tip moleküllerin keşfi ve aktivitelerinin iyileştirilmesi özellikle biyokimya ve farmakolojide aktif bir çalışma alanıdır.
Metionin protein bazlı bir aminoasittir ve vücuttaki yağların metabolik olarak yakılmasını hızlandıran lipotropik bir moleküldür. İnsan vücudu tarafından sentezlenemediği için beslenme yoluyla dışarıdan temin edilmesi şart olan temel aminoasitlerden biridir. Yeterli miktarda metionin takviyesini diyet içinde veya besin takviyesi olarak almak çok önemlidir. Sisteinle birlikte, kükürt içeren iki aminoasitten biri olan metionin proteinojenik bir amino asittir. Kükürtlü bileşikler tüm canlılarda bulunur ve çok sayıda işleve sahiptir. Eklemlerde kıkırdak üretimi için kükürt gereklidir. Eğer artrit hastalığının başlangıcında kükürt eksikliği var ise, zarar görmüş dokular için uzun bir iyileşme süreci gerektiği gibi negatif etkileri olabilir. Metionin böylece üç yol için daha bir anlamlıdır: anti-inflamatuar özelliklere sahiptir, bir ağrı kesicidir ve kıkırdak dokusu oluşumunu teşvik eder. Metionin, sistein, taurin, lesitin, fosfatidilkolin ve diğer fosfolipidlerin biyosentezindeki ara maddedir. Ek olarak metionin karnitin ve melatonin gibi diğer proteinlerin sentezi için de büyük rol oynar. Metionin yağ çözücü etkiye sahiptir ve karaciğerde yağ depolanmasını azaltır. Aynı zamanda karaciğer, böbrekler, mesanenin sağlıklı kalması için vücuttan ağır metallerin uzaklaştırılmasında yardımcı olur. Bu amino asit arter fonksiyonlarını korur ve tırnak, saç ve cildin sağlıklı olmasını dengeler.Ayrıca kas büyümesi ve enerji için gereklidir. Bu amino asidin en yaygın kullanım alanı,  asetaminofen zehirlenmesi nedeniyle karaciğer hasarlarını önleyici bir tedavi şekli olmasıdır. Diğer kullanım alanları, alkolizm, depresyon, astım, radyasyon, ilaç, bakır zehirlenmesi, şizofreni ve parkinson hastalığının tedavileri bulunmaktadır.
Metionin içeren dipeptidler de metioninin kullanım alanlarına sahiptir. Met-Ser dipeptidi, antioksidan olarak kullanılmakta ve bağırsak ilaçlarında, antikanser ilaçlarda kullanılmaktadır. Dipeptidin, konformasyon analizi yöntemi ile kararlı konformerleri saptanmış, en kararlı konformerin titreşim spektrumları hesaplanarak katı fazdaki IR ve Raman spektrumları ile karşılaştırılmıştır. Tüm titreşim dalga sayıları ve geometri optimasyonları Gaussian 03 paket programıyla gerçekleştirilmiştir. Dipeptidin titreşim dalga sayıları ve modları ab-initio metodlardan olan Yoğunluk Fonksiyon teorisi (DFT) ve 6-31G(d,p), 6-31G++(d,p) ve 6-311++G(d,p) baz setleri ile gerçekleştirilmiştir. Ayrıca dipeptidin potansiyel enerji dağılımı (PED) da hesaplanmış ve titreşim kipleri belirlenmiştir.

Abstract:
In this work, conformational possibility of a Methionin-Serin(MET-SER) dipeptide was investigated by theoretical conformational analysis, in order to determine the structure-function relation. Discovery of these of type molecules and improvement of their activities is an active working area especially in biochemistry and pharmacology.  
Methionine is a protein-based amino acid and lipotropic compound that helps with metabolism and breaks down fat. It is classed as an essential amino acid and cannot be synthesized by the body itself. This means that a sufficient supply of methionine in the diet or as a dietary supplement is of particular importance.  Together with cysteine, methionine is one of the two sulfur-containing proteinogenic amino acids. Sulphur compounds occur in all living creatures and have a multitude of functions. The cartilage in the joints requires sulphur for its production. People who suffer from arthritis can experience negative effects such as a prolonged healing process for the damaged tissue, if there is a sulphur deficiency at the beginning of the illness. Methionine is therefore meaningful in three ways: it has anti-inflammatory properties, is a pain-reliever and stimulates the formation of cartilage tissue.
Methionine is an intermediate in the biosynthesis of cysteine, taurine, lecithin, phosphatidylcholine, and other phospholipids. Furthermore methionine plays an important role in the synthesis of other proteins, such as carnitine or melatonine. Methionine has a fat-dissolving effect and reduces the depositing of fat in the liver. It can also help with chelation, which is the removal of heavy metals from the body to ensure that the liver, kidneys, and bladder remain healthy. This amino acid preserves artery function and maintains healthy nails, hair, and skin. Additionally, it is essential for muscle growth and energy. The most common medical use of this amino acid is as a preventative treatment for liver damage caused by acetaminophen poisoning. Other uses include treating depression, alcoholism, allergies, asthma, copper poisoning, radiation side effects, schizophrenia, drug withdrawal, and Parkinson's disease.
Also dipeptides containing metihonine has area of usage of methionine. Met-Ser dipeptide is used as antioxidant and besides it is used in intestinal drug, anti-cancer drug.
Conformational analysis of dipeptide was performed and the most stable conformation of the dipeptide was determined. The vibrational spectra of the most stable conformers were calculated and compared with those of experimental IR and Raman spectra in solid phase. All vibrational wavenumbers and geometry optimization calculations were performed by 'Gaussian 03' package program. The vibrational wavenumbers and modes of the dipeptide were calculated using the ab-initio methods including, Density Functional Theory (DFT) with 6-31G(d,p), 6-31G++(d,p) and 6-311++G(d,p) basis sets. In addition,  the potential energy distribution (PED) of the dipeptide was calculated and vibrational modes were determined.