Azasiyaninlerin Topoizomeraz Enzimleri Üzerindeki Muhtemel Etkilerinin İncelenmesi

Proje Özeti

Bu projenin asıl amacı kanser hücrelerinde Topoizomeraz aktivitesini engelleyici yeni ilaç adayı moleküller bulmaktır.  Proje kapsamında azasiyanin bileşiklerinin Topoizomeraz 1 ve Topoizomeraz 2 enzimleriyle yapacakları etkileşimleri in vitro çalışmalarla inceleyerek, azasiyaninlerin topoizomeraz inhibitörü olma potansiyalleri ortaya çıkartılacaktır. Azasiyanin moleküllerinin topoizomerazlar üzerinde etki göstermeleri benzer moleküllerin tasarımının ve sentezinin önünün açılmasına ve ülkemizin 2023 vizyonunda yer alan inovatif yerli ilaç projesine katkıda bulunulmasına sebep olacaktır. Ayrıca, proje sonucunda elde edilecek bulguların azasiyaninler ve maya hücreleri ile in vivo’da yürütülmüş olan çalışmaların sonuçlarına da ışık tutacağını öngörmekteyiz.

Topoizomeraz enzimleri DNA’nın replikasyonu veya transkripsiyonu sırasında DNA tek zincirinde (Tip 1 topoisomeraz) veya her iki zincirinde  (Tip 2 topoisomeraz) de kısa süreli kırılmalara sebep olarak, DNA’nın topolojik durumu kontrol eden enzimlerdir.  Topoizomerazlar DNA zincirinin fazla veya az sarılmasını kontrol ederek replikasyonun veya transkripsiyonun devam etmesini sağlarlar. Topoizomerazların işlevlerinin yok edilmesi kanser tedavisinde kullanılan temel yöntemlerden bir tanesidir.  Amaç, topoizomerazları küçük moleküller (ilaçlar) ile inhibe ederek, DNA replikasyonu yani hücre bölünmesini durdurmaktır. Örneğin, doğal bir ilaç olarak Kamptotesin Topoizomeraz 1 enzimini hedefleyen etkin bir anti-kanser ilacı olarak geniş bir çevre tarafından kabul edilmiştir. Kamptotesinin etkisi DNA-topoizomeraz 1 kompleksine yaptığı bağ sebebiyle ve polimerazlarla yapılan çarpışma sonucu çökelti oluşturarak hücre genom bütünlüğünü bozarak en sonunda da hücre ölümüne veya hücre büyümesinin durmasına dayanır. Kamptotesin direkt olarak ve sadece Topoizomeraz 1 enzimini hedefler. Etkin olmasına rağmen yan etkilerinden dolayı kamptotesin kullanımında bazı soru işaretleri oluşmuştur. Bu yüzden kanser tedavisi amaçlı Topoizomeraz enzimlerini hedefleyen başka moleküller sentezlenmiştir. Bu kapsamda bulunan Amsakrin (m-AMSA) molekülüTopoizomeraz-2 inhibitörüdür. Bu molekül klinik tedaviler için onaylanmış ve sentezlenecek yeni topoizomeraz inhibitörleri için ilham kaynağı olmuştur. Amsakrin’in çalışma prensibi radikal molekül üretimiyle alakalı olup DNA interkalasyonu üzerinedir ve bu sayede hücreye ciddi zararlar vermektedir. Daha sonrasında birçok molekül sentezlenmiştir topoizomeraz enzimini hedefleyen. Bunlar arasında Benzimidazol çeşitleriyle yapılan deneyler dikkat çekmektedir. Bis- ve ter- benzimidazol çeşidi moleküllerin DNA’ya küçük oluğundan bağlandığı ve bu sayede topoizomeraz 1 –DNA kompleksini hapsederek hücreye zarar verdiği rapor edilmiştir.

Azasiyaninler aromatik halka yapısına ve pozitif yüke sahip benzimidazol ve benzotiyazol türevi bileşiklerdir. Azasiyanin 3, 4 ve 5 bileşiklerinin (aza3, aza4 ve aza5) telomerik DNA dizinlerine ve poly(A) dizinine interkalasyon yolu ile ve yüksek bağlanma sabiti ile bağlandığı daha önce yürüttüğümüz in-vitro çalışmaları ile açığa çıkartılmıştır. Maya hücreleri ile yürüttüğümüz in-vivo çalışmalarda ise azasiyaninler maya hücrelerinde doza bağlı olarak hücre ölümüne sebep olduklarını gözlemlenmiştir. Benzimidazol ve benzotiyazol türevi olmalarından, DNA dizinlerine interkalasyon yöntemi ile bağlanmalarından ve hücre ölümüne sebep olmalarından dolayı azasiyaninlerin potansiyel topoizomeraz inhibitörleri olduklarını düşünüyoruz.

Bu proje kapsamında öncelikle aza3, aza4 ve aza5 bileşiklerinin Topoizomeraz I ve Topoizomeraz II üzerindeki etkileri tayin edilecektir.  Aza3 molekülünün inhibitör özellik göstermesi durumunda daha önce çalışılmamış olan, laboraturmızda sentezlediğimiz aza3 türevi iki bileşiğin daha, aza6 ve aza7, inbitör özellikleri incelenecek ve molekül yapısının inhibisyon üzerindeki etkisi açığa çıkartılacaktır.

Projenin başarı ile tamamlanması durumunda, alınabilecek patentler sayesinde projenin gelecekte Türkiye ekonomisine getirilerinin yüksek olacağı düşünülmektedir. Ayrıca, proje çıktılarının yüksek bilimsel etkiye sahip olan Journal of the American Chemical Society veya Nucleic Acids Research gibi dergilerde yayınlanması ve ülkemizin bilimsel gelişimine katkı sağlaması da hedeflenmektedir. Proje çıktıları Ulusal İlaç Kimyası Kongresi’nde Türk Bilim İnsanları ile de paylaşılacaktır.