Kantaron flavonoidlerinin moleküler modelleme ve deneysel çalışmalar ile depresyon tedavisinde kullanılacak yeni MAO-A inhibitörlerinin tasarlanması
Design of new MAO-A inhibitors for treatment of depression using molecular modelling and experimental studies of hypericum flavonoids
Yazar: YASEMİN KEŞKEK
Danışman: PROF. DR. VİLDAN GÜRSOY
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Kimya = Chemistry
Dizin: Monoamin oksidaz = Monoamine oxidases ; Sarı kantaron = Hypericum perforatum

Özet:
Kantaron ekstratları günümüzde yaygın olarak çoğu ülkede depresyon tedavisinde kullanılmaktadır. Bu etkinin kantaron bitkisi içindeki flavonoid bileşiklerinden kaynaklandığı ileri sürülmektedir. Ancak, kantaron favonoidlerinin MAO-A enzim aktivitesi çalışmaları tam seri için yapılmamıştır. Ayrıca, MAO-A enzimi ile flavonoidlerin bağlanma modları konusunda da literatürde tam seri halinde çalışma mevcut değildir.
Amacımız, teorik ve deneysel yöntemler ile kantaron flavonoidlerinin tam serisi (12 bileşik) için MAO-A inhibitör aktifliği hakkında önemli bilgiler edinmektir.
Çalışmanın teorik kısmında, öncelikle kantaron flavonidlerinin (12 bileşik) enerji minimizasyonu B3LYP/6-31G(d,p) temel seti ile Gaussian09 programı kullanılarak yapılmıştır. 12 kantaron flavonoidinin doking yöntemi için kararlı geometrileri oluşturulmuştur. Ayrıca, kuersetinin literatürde susuz geometrisi bulunmadığından dolayı konformasyon analizi yapılarak bu geometrisi belirlenmiştir.  Sonuçlarımıza göre sin konformasyonların anti konformasyonlara göre daha kararlı olduğu bulunmuştur. Ek olarak, susuz kuersetinin geometrisinin sin1-sin2-sin1 olması gerektiği bulunmuştur.
Daha sonra, AutoDock Vina programının validasyonu 2Z5X kodlu insan MAO-A enzimi için yapılmıştır. Hesaplama sonucunda RMSD değeri 0.89 A0 olarak bulunmuştur. RMSD değeri 2 A0'dan küçük olduğundan dolayı AutoDock Vina programının seçilen sistem için uygun olduğu belirlenmiştir. 
Üçüncü aşamada, 12 kantaron flavonoidinin tam serisinin insan MAO-A enziminin aktif bölgesine bağlanması AutoDock Vina programı kullanılarak incelenmiştir. İlk kez yapılan bu çalışma sonucunda,  flavon grubu üyesi luteolinin en aktif bileşik olduğu ve bağlanma enerjisinin -10.8 kcal/mol olduğu bulunmuştur. Bu çalışma aşamasında kantaron flavonoidlerinin aktiflik sıralamalası; luteolin> kaemferol> kuersetin> epikatekin> katekin> mirisetin> rutin> hiperozid> kuersitrin> mikuelianin> astilbin> izokuersitrin bulunmuştur.
Çalışmanın deneysel kısımda, 12 kantaron flavonoidinin rekombinant insan MAO-A enzimi ile aktivite çalışması Holt yöntemi kullanılarak yapıldı. Literatürde kantaron flavonoidlerinin tam serisi için deneysel çalışma mevcut değildir. Sadece 4 bileşik (kuersetin, kaemferol, luteolin ve epikatekin) için IC50 değeri bulunmakta, Ki değeri çalışması ise literatürde bulunmamaktadır. Bu çalışmada, ilk kez, 12 kantaron flavonoidi için tam seri halinde IC50 ve Ki değerleri hesaplanmıştır. Ayrıca, inhibasyon türü rekabetçi olarak belirlenmiştir.Çalışmalar sonucunda aktiflik sıralaması; flavon> flavonol> flavan-3-ol> flavonol glikozidleri> flavanon-3-ol olduğu bulunmuştur.
Çalışmanın son aşamasında, flavon grubu üyesi luteolin yapısından yola çıkarak ZINC15 veri tabanı kullanılarak 578 bileşik ile sanal ligand taraması yapılmıştır. Yapılan hesaplamalar sonucunda en iyi bağlanma enerjisini gösteren ilk 20 yapının da ümit verici aday inhibitör olabileceği bulunmuştur.
Bu tezde yapılan araştırmalar sonucunda elde ettiğimiz veriler, MAO-A inhibitörü olarak etkili olabilecek yeni aday inhibitörlerinin tasarlanmasına katkıda bulunacaktır.

Abstract:
Hypericum extracts have become widely used in the treatment of depression in many countries. It was proposed that source of effect comes from flavonoid compounds in hypericum. However, MAO-A enzyme activity studies of hypericum flavonoids has not been made for the their full series. Also, there is no study for full series of flavonoids in the literature about binding modes of flavonoids with MAO-A enzyme.
Our aim is to obtain important informations about MAO-A inhibitor activity for full series of Hypericum flavanoids (12 compounds) by using theoretical and experimental methods. 
In the theoretical part of the study; first, energy minimization of Hypericum flavonoids (12 compounds) was done with B3LYP/6-31G(d,p) basis set by using Gaussian 09. Stable geometries of 12 hypericum flavonoids was created for the docking procedure. Furthermore, anhydrous quercetin has been determined by quercetin conformation analysis because of there is no study about geometry of anhydrous quercetin in the literature. According to our results, syn conformers were found more stable than anti conformers. In addition, geometry of anhydrous quercetin was found that should be syn1-syn2-syn1.
Later, validation of AutoDock Vina program was done for human MAO-A enzyme that coded as 2Z5X. As a result of calculation, RMSD value was found 0.89 A0. AutoDock Vina was determined suitable for the selected system becaue of RMSD value is lower than 2 A0.
In the third step, full series of 12 hypericum flavanoids binding to active side of human MAO-A enzyme was examined by using AutoDock Vina program. In this study that was done for the first time, luteolin, member of flavon group, was found as most active compound and its binding energy -10.8 kcal/mol. In this study stage, activity order of hypericum flavonoids; luteolin> kaempferol> quercetin> epicatechin> catechin> myricetin> rutin> hyperoside> quercitrin> miquelianin> astilbin> isoquercitrin was found.
In the experimental part of the study, biological activity of 12 hypericum flavonoids with recombinant human MAO-A enzyme was done using Holt method. There is no experimental study for full series of hypericum flavonoids in the literature. There are only IC50 values for 4 compounds (quercetin, kaempferol, luteolin and epicatechin) and no study for Ki values in the literature. In the this study, first time, IC50 and Ki values was calculated full series of 12 hypericum flavonoids. Also, their inhibition type was determined as competitive. As a result, activity order was determined as flavon> flavonol> flavan-3-ol> flavonol glikozidleri> flavanon-3-ol.
At the final stage of the study, visual ligand screening was done with 578 compounds found by using ZINC15 database based on structure of luteolin, member of flavon group. As the results of the calculations, the first 20 structures show the best binding were found that promising inhibitors, too.
Our data obtained as a result of research carried out in this thesis, to be effective as an inhibitor of MAO-A inhibitors will contribute to the design of new candidates.