Bazı triazol türevlerinin klinik öneme sahip alfa amilaz ve tirosinaz inhibisyon potansiyellerinin in vitro ve in siliko olarak incelenmesi
In vitro and in silico investigation of clinically important alpha amylase and thyrosinase inhibition potentials of some triazol derivative
Yazar: ELİF AYAZOĞLU DEMİR
Danışman: PROF. DR. AHMET ÇOLAK
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Enfekte edici organizmalardaki kritik enzimlerin seçimli inhibisyonu bulaşıcı hastalıklara kemoterapik müdahalede son derece önemlidir. Bunun yanında anormal düzeylerde reaksiyon ürünlerinin oluşumuyla sonuçlanan regüle edilemeyen enzim aktivitesi de hastalık haline öncülük edebilmektedir. Seçimli enzim inhibisyonu stratejisi günümüzde modern eczacılıkta ilgi görmekte ve antiviral, antibiyotik ve antiparazitik ilaçların önemli bir kısmının etkinliklerini bu şekilde gösterdiği bilinmektedir.
Ayrıca, enzimler, günümüzde birçok endüstride kullanılmaktadırlar ve birçok biyoteknolojik süreçte rol oynamaktadırlar. Efedrin, aspartam ve amoksilin gibi örnekleri de içeren ve birçok alanda kullanılabilen birçok maddenin üretiminde enzimlere başvurulmaktadır. Dolayısıyla enzim inhibisyonu biyoteknolojik süreçlerin kontrol altında tutulabilmesi açısından da önem arzetmektedir. Bu nedenle bu projede, bazı triazol bileşiklerinin klinik ve/veya endüstriyel öneme sahip lipaz, tirosinaz, üreaz, karbonik anhidraz ve α-amilaz için inhibisyon potansiyelleri incelenmiştir.
Öncelikle satın alınan bu enzimler için optimum reaksiyon şartları tespit edildikten sonra kinetik çalışmalar yapılarak organik moleküllerin inhibisyona sebep olup olmadığı ve IC50 değerleri belirlendi. Daha sonra her bir enzim için en etkili inhibitör molekülü varlığında inhibisyonun türü ve Ki değerleri belirlendi. Son olarak, gaussian, autodock vina ve pymol programları kullanılarak organik moleküllerle enzimlerin etkileşimleri ve bağlanma enerjileri incelendi.
Buna göre, çalışılan bazı moleküller varlığında üreaz, tirosinaz ve α-amilaz enzimlerinin etkili bir şekilde inhibe olduğu gözlendi. Üreaz çalışmalarında B20 bileşiği için IC50 değeri 420 μM, inhibisyon türü nonkompetetif ve Ki değeri 254,6 μM, tirosinaz çalışmalarında B9 ve C3 bileşikleri için IC50 değerleri sırasıyla 400 μM ve 5 mM, inhibisyon türleri her iki molekül için de unkompetetif ve Ki değerleri 372 μM ve 1,72 mM ve α-amilaz çalışmalarında ise A16 bileşiği için IC50 değeri 150 μM, inhibisyon türü unkompetetif ve Ki değeri 6,43 μM olarak belirlendi. Moleküler docking sonuçlarına göre ise üreaz için B16, tirosinaz için B13 ve C1 ve α-amilaz için A17 moleküllerinin bağlanma enerjisi en düşük olan dolayısıyla enzimle en güçlü etkileşim yapan moleküller olduğu belirlendi.
Anahtar Kelimeler: Triazol bileşlikleri, Enzim inhibisyonu, Moleküler docking

Abstract:
The selective inhibition of critical enzymes in infectious organisms is of paramount importance in the chemotherapeutic intervention of infectious diseases. In addition, dysregulated enzyme activity which results in aberrant levels of the reaction product's formation can also lead to disease states. The selective enzyme inhibition strategy is well represented in modern medicine, with a significant portion of antiviral, antibiotic, and antiparasitic drugs in clinical use today deriving their therapeutic efficacy in this way.
In addition, enzymes, nowadays, also play roles in quite different biotechnological processes and have been used in many industries. Enzymes are applied in production of so many molecules that can be used in different areas examples include ephedrine, aspartame and amoxicillin. Consequently, enzyme inhibition is also important for keeping biotechnological processes under control. Therefore, in this project, inhibition potentials of some triazole compounds for lipase, urease, tyrosinase, carbonic anhydrase and α-amylase which possess clinical and/or industrial importance were investigated. Firstly, optimum reaction conditions were determined for the commercially provided enzymes and then kinetic studies performed to identify whether organic molecules cause inhibition on these enzymes and IC50 values. later, the inhibition types and Ki values for each enzyme were determined in the presence of the most effective inhibitor. Finally, the interaction of enzymes and organic molecules and their binding energies were investigated by using some softwares such as gaussian, autodock vina and pymol.
According to experimental results, it is observed that urease, tyrosinase and α-amylase efficiently inhibited by some studied organik molecules. IC50 value, inhibition type and Ki value for B20 compound in the urease studies were determined to be 420 μM, noncompetitive and 254.6 μM, respectively. IC50 values, inhibition types and Ki values for B9 and C3 compounds in the tyrosinase studies were found to be 400 μM and 5 mM, uncompetitive inhibitions for both enzymes and 372 μM and 1,72 mM, respectively. The same parameters in the same order for A16 compound in the α-amylase studies were observed as 150 μM, uncompetitive and 6,43 μM, respectively. According to molecular docking results, B16 compound for urease, B13 and C1 compounds for tyrosinase and A17 compound for α-amylase were found to be the most powerful interacting molecules with the lowest binding energies.
Keywords: Triazole compounds, Enzyme inhibition, Molecular docking