Bazı kumarin türevlerinin glutatyon s-transferaz enzimi üzerindeki inhibe edici etkilerinin araştırılması


Thesis Type: Postgraduate

Institution Of The Thesis: Marmara University, Institute For Graduate Studies İn Pure And Applied Sciences, Department Of Chemistry, Turkey

Approval Date: 2012

Thesis Language: Turkish

Student: Mustafa Muhlis Alparslan

Principal Supervisor (For Co-Supervisor Theses): Ayşe Ogan

Co-Supervisor: Özkan Danış

Abstract:

BAZI KUMARİN TÜREVLERİNİN GLUTATYON S-TRANSFERAZ ENZİMİ ÜZERİNDEKİ İNHİBE EDİCİ ETKİLERİNİN ARAŞTIRILMASI Kanser günümüzde gelişmiş ülkelerde en önde gelen ölüm sebeplerinden biridir. Kanser tedavisi için kullanılan ilaçlar belirli sınırlamalara sahiptir ve kanserin gelecekte bir numaralı ölüm sebebi olacağı öngörülmektedir. Kemoterapi kanser tedavisinde kullanılan en önemli yöntemlerden biridir. Tümör hücrelerinin kemoterapik ajanlara karşı direnç geliştirmeleri çeşitli kanser tiplerinin tedavisinde çok önemli bir sorun oluşturmaktadır. Bu direnci aşabilmek için daha önce kullanılan ilaçların yerini alabilecek yeni antikanser ilaçlarının bulunması veya ilaç direncini geri çevirebilecek kimyasal ajanların keşfedilmesi çok büyük önem taşımaktadır. Kemoterapide yaygın olarak kullanılan, farklı yapıya ve fonksiyona sahip ilaçların sitotoksik etkilerine karşı, tümör hücrelerinin direnç geliştirmesi olarak tanımlanabilen Çoklu İlaç Direnci, kötü huylu tümör hücrelerinin kemoterapi ilaçlarına karşı geliştirdiği direnç mekanizmalarının en önemlisidir. Çoklu ilaç direncini oluşturan mekanizmalardan en önemlisi, Glutatyon S-Transferaz (GST) enzimlerinin ekspresyonunun artmasıdır. Bu artış sonucunda antikanser ilaçları etkisiz hale gelirler. Glutatyon S-Transferaz enzimleri (EC 2.5.1.18) hücreyi sitotoksik ve genotoksik streslerden koruyan çok fonksiyonlu polimorfik bir izoenzim ailesidir. Memeli hayvanlarda GST enzimleri faz II zehirsizleştirme enzimleri olarak görev yaparlar. Farklı insan dokularında farklı GST izoenzimlerinin ekspresyonları baskındır. İnsan plasentasında GST enzimlerinin ana bileşenini, GSTpi izoenzimi oluşturur. GST enzimleri, özellikle GSTpi izoenzimi, kemoterapide kullanılan bileşikleri glutatyona konjuge ederek etkisiz hale getirir. Yükselmiş GSTpi aktivitesinin kemoterapi direncinin bir göstergesi olduğu bilinmektedir. Hidrofobik bileşikler kovalent veya kovalent olmayan bir şekilde GST enzimlerine bağlanarak katalitik aktiviteyi inhibe edebilirler. Bazı doğal olarak bulunan polifenolik bitki bileşiklerinin GST enzimini inhibe ettikleri bilinmektedir. Doğal olarak bulunan ve polifenolik bir yapıya sahip olan kumarinler çok çeşitli ve önemli fizyolojik aktivitelere sahip olan benzo-α-piron türevi bileşiklerdir. Bu çalışmada kemoterapi direncini aşmak için destekleyici olarak kullanılabilecek potansiyel GST inhibitörlerinin belirlenmesi amacıyla ana bileşeni GSTpi izoenzimi olan insan plasenta GST enziminin aktivitesinin, çeşitli hidroksi ve metoksikumarin türevlerince inhibisyonu in vitro olarak incelendi. Kumarin halkasının 6. ve 7. pozisyonlarında hidroksil grubu taşıyan dihidroksikumarin türevlerinin, insan plasenta GST enzimi üzerinde etkili olarak inhibitör özelliği gösterdiği bulundu. En iyi inhibisyon gösteren kumarin türevinin inhibisyon mekanizsması tayin edilerek inhibisyonun geri dönüşümlü yarışmasız inhibisyon olduğu saptandı. ABSTRACT INVESTIGATION OF INHIBITORY EFFECTS OF VARIOUS COUMARIN DERIVATIVES ON GLUTATHIONE S-TRANSFERASE ENZYME Cancer is at present one of the most leading causes of death in developed countries. Cancer treatments have clear limitations and unfortunately cancer is projected as the primary cause of death in the future. Chemotherapy is one of the most important methods used to treat cancer. Drug resistance during chemotherapy is the leading cause of treatment failure and decreased survival in cancer patients. To overcome this resistenceit is very important to find replacements for drugs previously used or find suitable chemomodulators to reverse the drug resistance. Multidrug resistance (MDR) is defined as resistance of tumor cells to the cytotoxic action of multiple structurally dissimilar and functionally divergent drugs commonly used in chemotherapy. One of the mechanisms leading to drug resistance is mediated by the increase in the expression of Glutathione S-Transferases (GST) which results in inactivation of anti cancer drugs. Glutathione S-transferases (GST, EC 2.5.1.18) are a polymorphic superfamily of multifunctional enzymes that protects cells from cytotoxic and genotoxic stresses. GST enzymes as as phase II detoxification enzymes in mammals. GST enzymes, especially GSTpi isoenzyme, inactivate chemotherapeutic substances by conjugating them to glutathione. GST isoenzymes are expressed in various tissues. GST-pi is the major molecular form of GST enzymes found in human placenta. Elevated GST activity is regarded as an indicator for the resistance to chemotherapy. Hydrophobic compounds may inhibit catalytic activities of GST enzymes by binding reversibly or irreversibly. Naturally occurring plant polyphenols are potent inhibitors of GST activity. Coumarins are comprised of numerous naturally occurring polyphenolic benzo-α-pyrone compounds with important and diverse physiological activities. In this study, in order to evaluate potential GST inhibitors that can be used as adjuvant to overcome chemotherapy resistance, in vitro inhibition of human placenta GST enzyme, which is mainly composed of GSTpi isoenzyme activity was investigated by various hydroxy and methoxycoumarin derivatives. We have found that dihydroxycoumarin derivatives which is bearing hydroxyl substitution at 6 and 7 position of the coumarin ring is the most potent inhibitors of human placenta GST enzyme. Inhibition mechanism of the most active coumarin compound was also investigated and as a result of kinetic studies it was found that inhibition was reversibly non competetive inhibition.