Folik asit türevi antineoplastik ilaçların mutajenik ve genotoksik potansiyellerinin araştırılması ve DNA ile etkileşim mekanizmaların moleküler kenetleme ve multispektroskopik yöntemlerle incelenmesi
Investigation of mutagenic and genotoxic potentials of folic acid derivative antineoplastic drugs and investigation of DNA interaction mechanisms with molecular docking and multispectroscopic methods
Yazar: FATMA NUR ÖZKÖMEÇ
Danışman: PROF. DR. AHMET KAYRALDIZ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ MUSTAFA ÇEŞME
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics ; Kimya = Chemistry
Dizin: Genotoksisite = Genotoxicity ; Metotreksat = Methotrexate ; Moleküler biyoloji = Molecular biology ; Moleküler genetik = Molecular genetic ; Pemetreksed = Pemetrexed ; Sitotoksisite = Cytotoxicity ; Toksisite testleri = Toxicity tests ; İlaç etkileşimleri = Drug interactions

Özet:
Bu tez çalışması kapsamında; kanser tedavisinde yaygın olarak kullanılan folik asit türevi antineoplastik ilaçlar, Pemetrekset (PMT) ve Metotreksatın (MTX) in vitro mutajenik ve genotoksik potansiyelleri araştırılarak DNA molekülü arasındaki etkileşimleri incelenmiştir. Bu iki etken maddenin genotoksik ve sitotoksik etkilerini araştırma amacıyla hücre kültürleri 24 ve 48 saatlik muamele sürelerine tabi tutulmuştur. Mutajenik ve genotoksik incelemelerde, Kromozom anormalliği (KA), mikronükleus (MN) deneyleri ile genotoksik, mitotik indeks (MI), nükleer bölüne indeksi (NBI) değerleri ile sitotoksik etkileri ortaya çıkarılmıştır. Elde edilen sonuçlar değerlendirildiğinde PMT'nin genotoksiksik etkiye sahip olmadığı fakat sitotoksik olduğu saptanmıştır. Diğer test maddemiz MTX ise yüksek dozlarda genotoksik ve sitotoksik bir potansiyele sahip olduğu gözlenmiştir.
Tez çalışmasının ikinci bölümünde, PMT ve MTX ile çift sarmal DNA (fsDNA) arasındaki etkileşimler floresans spektroskopisi, UV-vis spektroskopisi gibi teknikler ile incelenmiştir. Spektrumlardan; Stern-Volmer sönüm sabitleri, bağlanma sabitleri, bağlanma kısım sayıları hesaplanmıştır. Elde edilen verilere göre her iki bileşiğinde DNA ile küçük oluk üzerinden etkileştiği bulunmuştur. Moleküler kenetlenme simülasyonu sonucunda PMT ve MTX için bağlanma enerjileri sırasıyla -8.7 ve -9.2 Kcal/mol olarak hesaplanmıştır. Moleküler kenetlenme sonuçları deneysel verileri desteklemekle birlikte, PMT ve MTX oluk bağlayıcılar olduğunu ve bu ilaç-DNA komplekslerinin stabilitesinde H-bağ etkileşimlerinin temel bir rol oynadığını göstermektedir.

Abstract:
Within the scope of this thesis; The in vitro mutagenic and genotoxic potentials of folic acid-derived antineoplastic drugs, Pemetrexed (PMT) and Methotrexate (MTX), which are widely used in cancer treatment, were investigated and their interactions between DNA molecules were examined. To investigate the genotoxic and cytotoxic effects of these two active substances, cell cultures were subjected to treatment times of 24 and 48 hours. In mutagenic and genotoxic studies, genotoxic effects were revealed with Chromosome aberration (CA), micronucleus (MN) tests, and cytotoxic effects with mitotic index (MI), nuclear division index (NDI) values. When the results obtained were evaluated, it was determined that PMT did not have a genotoxic effect but was cytotoxic. Our other test substance, MTX, was observed to have a genotoxic and cytotoxic potential at high doses.
In the second part of the thesis, the interactions between PMT and MTX and double-stranded DNA (fsDNA) were investigated by techniques such as fluorescence spectroscopy and UV-vis spectroscopy. Stern-Volmer extinction constants, binding constants, binding fraction numbers were calculated from the spectra. According to the data obtained, it was found that both compounds interact with DNA through the minor groove. As a result of molecular docking simulation, the binding energies for PMT and MTX were calculated as -8.7 and -9.2 Kcal/mol, respectively. While the molecular docking results support the experimental data, they suggest that PMT and MTX are groove binders and that H-bond interactions play a fundamental role in the stability of these drug-DNA complexes.