Parazitik bitki Cuscuta sp. türlerini kontrol etmek amacıyla kullanılabilecek bazı doğal biyomoleküllerin in-silicomoleküler karakterizasyonu
In-silico molecular characterization of natural biochemicals to control the parasitic plant Cuscuta sp.
Yazar: PINAR ÖZDEMİR
Danışman: DOÇ. DR. VİLDAN ENİSOĞLU ATALAY ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MEHMET EMİN URAS
Üsküdar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Biyoherbisit = Bioherbicide

Özet:
Tarımsal üretimde önemli biyotik stres kaynağı olan parazit bitkiler, tarımsal 
üretimde yüksek oranda verim kaybına neden olabilmektedir. Ülkemizde geniş yayılım 
gösteren parazit Cuscuta cinsine ait türlere karşı gerçekleştirilen mücadele yöntemlerinin 
başında tohum ekme tarihlerinin değiştirilmesi, mevcut bitki ile karşılaşıldığında 
konukçusu ile bölgeden uzaklaştırılıp yakılması, son olarak ise kimyasalların 
kullanılması gelmektedir. Kullanılan kimyasal moleküller hakkında literatürde insanlarda 
mutajenik etki, arı ve balık ölümleri gibi yaşamı tehdit eden zararlar bildirilmiştir. 
Bu çalışmanın amacı Cuscuta türlerinin konukçu bitkiyi istila etmek için kullandığı 
beta-galaktosidaz enzimine karşı, deaktivasyon potansiyeli bulunan bitki aktif 
moleküllerinin kimyasal karakterizasyonunun yapılmasıdır. Bu amaçla, Dr. Duke veri 
tabanı aracılığıyla elde edilen herbisit etkisi bulunan bitki aktif moleküllerinin konformer 
analizleri sonrası elde edilen en kararlı yapı üzerinden yarı deneysel PM6 yöntemi ile 
geometri optimizasyonları gerçekleştirilmiş olup, ilgili moleküllerin kenetlenme 
enerjileri ve sahip oldukları fizikokimyasal özelliklerin ilişkilendirilmesi amacı ile QSAR 
modeli oluşturulmuştur. Optimizasyonlar ve kenetlenme işlemleri sırasıyla Spartan'16 ve 
Autodock Vina programlarında gerçekleştirilmiştir. Referans molekül seti olarak ta 
Cuscuta türlerine karşı mevcut kullanımda olan kimyasal herbisit aktifleri seçilmiş olup 
aynı işlemler tekrarlanmıştır. Tüm çalışılan molekül setinin hesaplanan fizikokimyasal 
parametre sonuçları ve bağlanma enerjilerinin arasındaki lineer regresyon analizleri Excel 
programı ile gerçekleştirilmiştir. Elde edilen protein-molekül arasındaki kenetlenme 
modellerinin görüntülenmesinde BIOVIA Discovery Studio programından 
faydalanılmıştır. 
Bu çalışmada yapılan tüm hesaplamalardan elde edilen sonuçlara göre Cuscuta 
türlerine karşı 86 doğal bitki etkeni arasından Narciclasine, Deoxypodophyllotoxin, 3-
Hydroxyuridine, moleküllerinin doğal aday herbisit molekülleri olarak değerlendirilmesi 
ve doğrulayıcı deneysel aşamaların yapılması önerilmektedir.

Abstract:
Parasitic plants resistant to environmental factors can cause 50-90% yield loss in 
agricultural plants. Cuscuta sp. is classified as a parasitic plant in the literature. The 
control methods against the the plant involve changing the seed sowing dates, removal of 
the plant from the host and burning, and finally, the application of chemicals. Literature 
search has revealed that the chemical molecules used can ultimately harm all ecosystems, 
including mutagenic effects on humans and destructive effects on bees and fish.
The aim of this study is chemical characterization of plant active molecules that 
have deactivation potential against to beta-galactosidase enzyme of the Cuscuta sp. 
Geometry optimizations were carried out with the semi-empicial PM6 method on the 
most stable structure obtained after the conformer analysis of plant active molecules with 
herbicide effect obtained through the Dr Duke database, and a QSAR model was created 
in order to correlate the binding energies of the relevant molecules and their 
physicochemical properties. 
Optimizations and docking processes were carried out in Spartan'16 and Autodock 
Vina programs, respectively. The chemical herbicide actives in use against Cuscuta sp. 
were selected as the reference molecule set, and the same procedures wee repeated. Linear 
regression analyzes between the calculated physicochemical parameter results and 
binding energies of all studied molecule set were performed with Excel program. 
BIOVIA Discovery Studio program was used to display the docking patterns between the 
protein-molecule obtained. 
Based on the results obtained from all the computations conducted in the study, it 
is advisable to use of Narciclasine, Deoxypodophyllotoxin, 3-Hydroxyuridine molecules 
as natural herbiside against Cuscuta sp. and confirmatory experimental steps should be 
made. Additionally, it is recommended to perform further experimental procedures to 
confirm these findings.