Μελέτη της αλληλεπίδρασης φυσικών προϊόντων με το ctDNA

Κατσικαλή, Ελένη; Katsikali, Eleni

dc.contributor.author	Κατσικαλή, Ελένη	el
dc.contributor.author	Katsikali, Eleni	en
dc.date.accessioned	2022-10-31T08:16:49Z
dc.date.available	2022-10-31T08:16:49Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/56034
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.23732
dc.rights	Default License
dc.subject	Φυσικά προϊόντα	el
dc.subject	Natural products	en
dc.subject	Αλληλεπίδραση ctDNA	el
dc.subject	Αντικαρκινική δραστηριότητα	el
dc.subject	Δέσμευση σε αύλακα	el
dc.subject	Μικρή αύλακα	el
dc.subject	Μεγάλη αύλακα	el
dc.subject	Φασματοσκοπία ορατού-υπεριώδους (UV-Vis)	el
dc.subject	Μοριακή σύνδεση	el
dc.subject	Δυναμική σκέδαση φωτός (DLS)	el
dc.subject	DNA	en
dc.subject	Interaction of ctDNA	en
dc.subject	Anticancer activity	en
dc.subject	Groove binding	en
dc.subject	Minor groove	en
dc.subject	Major groove	en
dc.subject	UV-Vis	en
dc.subject	Molecular docking	en
dc.subject	In vitro	en
dc.subject	In silico	en
dc.subject	DLS	en
dc.title	Μελέτη της αλληλεπίδρασης φυσικών προϊόντων με το ctDNA	el
dc.title	Study of interaction of natural products with ctDNA	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φαρμακευτική Χημεία	el
heal.classification	Pharmaceutical Chemistry	en
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2022-07-11
heal.abstract	Τα φυσικά προϊόντα και τα δομικά τους ανάλογα ανέκαθεν παρουσίαζαν ενεργό ρόλο στη θεραπεία ασθενειών, ιδιαίτερα στον καρκίνο και τις λοιμώδεις νόσους. Δεδομένου ότι οι γενετικές πληροφορίες αποθηκεύονται στα νουκλεϊκά οξέα, τα μόρια που αλληλεπιδρούν με το DNA έχουν εξαιρετική σημασία στα βιολογικά συστήματα. Οι μη ομοιοπολικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ μορίων και του DNA μπορεί να ταξινομηθούν ως παρεμβολή, δέσμευση σε μικρή και μεγάλη αύλακα και εξωτερική πρόσδεση. Οποιαδήποτε μετάλλαξη στην κωδικοποίηση των πρωτεϊνών του DNA που εμπλέκονται στη διατήρηση της ακεραιότητας των κυττάρων, έχει συνδεθεί με διάφορες βιολογικές διαταραχές, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου. Λαμβάνοντας υπόψη αυτές τις προοπτικές, η μελέτη της αλληλεπίδρασης του DNA με φυσικά προϊόντα θεωρείται ιδιαίτερης σημασίας για τη διερεύνηση του δυναμικού αντικαρκινικών φαρμάκων. Στην παρούσα εργασία, διερευνάται η αλληλεπίδραση φυσικών προϊόντων όπως αλκαλοειδή, βιταμίνες, τερπένια-τερπενοειδή και φαινολικές ενώσεις με το DNA θύμου αδένα μόσχου (ctDNA). Η αλληλεπίδραση των ενώσεων με το ctDNA μελετήθηκε με φασματοσκοπία ορατού-υπεριώδους (UV-Vis) για να ληφθoύν πληροφορίες για την ύπαρξη οποιασδήποτε αλληλεπίδρασης και τη σταθεροποίηση ή αποσταθεροποίηση που προκαλεί η εκάστοτε ένωση στη διπλή έλικα του DNA. Πραγματοποιήθηκαν επίσης, οι υπολογισμοί των σταθερών δέσμευσης (Κb) των σχηματιζόμενων συμπλόκων DNA-ένωσης. Μια αλληλεπίδραση μεταξύ μιας χημικής οντότητας και του DNA μπορεί να διαταράξει τη ζώνη ctDNA που βρίσκεται στα 260-280 nm παρουσία αυξανομένων ποσοτήτων ctDNA. Το ασκορβικό οξύ (Κb:Αscorbic acid-ctDNA= 7.51∙104 M-1) και το γαλλικό οξύ (Κb:Gallic acid-ctDNA= 2.96∙104 M-1) αποτελούν ισχυρότερους αποσταθεροποιητικούς παράγοντες από τις πρότυπες ενώσεις ροδαμίνη Β (Κb:Rhodamine B-ctDNA= 2.21∙104 M-1) και methyl green (Κb:Methyl Green-ctDNA= 2.03∙104 M-1). Ισχυρή αποσταθεροποίηση του DNA προκαλούν ακόμη, η α-τερπινεόλη (Κb:Α-terpineol-ctDNA= 1.20∙104 M-1), η βιταμίνη Ε (Κb:Α-tocopherol-ctDNA= 1.02∙104 M-1), η ναρινγίνη (Κb:Νaringin-ctDNA= 1.13∙104 M-1), η ρεσβερατρόλη (Κb:Resveratrol-ctDNA= 9.4∙103 M-1), η χρυσίνη (Κb:Chrysin-ctDNA= 8.49∙103 M-1) και το πινένιο (Κb:Pinene-ctDNA= 8.81∙103 M-1). Μέτριας ισχύος αποσταθεροποιητικούς παράγοντες του DNA αποτελούν η καφεΐνη (Κb:Caffeine-ctDNA= 2.84∙103 M-1), το λιμονένιο (Κb:Limonene-ctDNA= 2.55∙103 M-1), η υδροξυτυροσόλη (Κb:Hydroxytyrosol-ctDNA= 3.82∙103 M-1), το καρένιο (Κb:Carene-ctDNA= 2.37∙103 M-1), το καφεϊκό οξύ (Κb:Caffeic acid-ctDNA= 5.47∙103 M-1) και το Τrolox (Κb:Trolox-ctDNA= 2.94∙103 M-1). Καθώς αποδείχθηκε, σταθεροποιητικοί παράγοντες του DNA αποτελούν η βανιλίνη (Κb:Vanillin-ctDNA= 1.35∙104 M-1), το ροσμαρινικό οξύ (Κb:Rosmarinic acid-ctDNA= 7.48∙103 M-1) και το βανιλικό οξύ (Κb:Vanillic acic-ctDNA= 5.18∙103 M-1), αφού παρουσιάζουν ερυθρή μετατόπιση. Όλες οι ενώσεις παρουσιάζουν υπερχρωμία που υποδηλώνει τη πρόσδεσή τους στην εξωτερική επιφάνεια της διπλής έλικας του DNA. Με στόχο την οπτικοποίηση και τη περαιτέρω διερεύνηση της αλληλεπίδρασης των φυσικών προϊόντων με το ctDNA έλαβαν χώρα προσομοιώσεις μοριακής σύνδεσης (Μοlecular Docking). Λήφθηκαν πληροφορίες για την ενέργεια σύνδεσης, τα νουκλεοτίδια που συμμετέχουν, το είδος των δυνάμεων που αναπτύσσονται και τη θέση αλληλεπίδρασης της ένωσης με το ctDNA. Η ροδαμίνη Β (-8.90 kcal/mol), το Τrolox (-6.45 kcal/mol), το καφεϊκό οξύ (-6.00 kcal/mol), το πινένιο (-5.39 kcal/mol), το καρένιο (-5.06 kcal/mol), το ασκορβικό οξύ (-4.41 kcal/mol), το βανιλικό οξύ (-4.39 kcal/mol) και το γαλλικό οξύ (-4.28 kcal/mol) προσδένονται στη μικρή αύλακα του ctDNA. Στη μεγάλη αύλακα του ctDNA προσδένονται η ναρινγίνη (-9.87 kcal/mol), το methyl green (-8.91 kcal/mol), η χρυσίνη (-8.81 kcal/mol), η ρεσβερατρόλη (-8.56 kcal/mol), η α-τοκοφερόλη (-8.13 kcal/mol), η α-τερπινεόλη (-6.05 kcal/mol), η καφεΐνη (-5.19 kcal/mol), η υδροξυτυροσόλη (-5.06 kcal/mol) και η βανιλίνη (-4.89 kcal/mol), ενώ το ροσμαρινικό οξύ (-7.28 kcal/mol) προσδένεται και στις δύο αύλακες. Προς συμπλήρωση των παραπάνω μεθόδων πραγματοποιήθηκε μελέτη ορισμένων ενώσεων μέσω της Δυναμικής Σκέδασης Φωτός (DLS). H αύξηση του μεγέθους του ελεύθερου DNA και η μεταβολή του ζ-δυναμικού υποδηλώνει την αλληλεπίδραση του ctDNA με μία φυσική ένωση. Βρέθηκε ότι το μέγεθος του DNA είναι 309.3± 59.1 nm, ενώ το ζ-δυναμικό του -29.6± 2.7 mV. Ενδεικτικά, επιλέχθηκαν οι ενώσεις ροδαμίνη Β, methyl green, ασκορβικό οξύ, α-τερπινεόλη, α-τοκοφερόλη, βανιλίνη, γαλλικό οξύ, ναρινγίνη, ροσμαρινικό οξύ και χρυσίνη ώστε να μελετηθεί η αλληλεπίδρασή τους με το ctDNA μέσω της Δυναμικής Σκέδασης Φωτός (DLS). Τα αποτελέσματα των μετρήσεων επιβεβαίωσαν την αλληλεπίδρασή τους με το ctDNA.	el
heal.abstract	Natural products and their structural analogues have always played an active role in the treatment of diseases, especially cancer and infectious illnesses. Given the fact that genetic information is stored in nucleic acids, the molecules that interact with DNA are extremely important in biological systems. The non-covalent interactions between molecules and DNA could be classified as intercalation, minor and major groove binding, and external binding. Any mutation in the coding of DNA proteins involved in supporting cell integrity has been linked to a variety of biological disorders, including cancer. Considering these perspectives, the interaction of DNA with natural products is of foremost importance for the investigation of dynamic anticancer medicines. In the present thesis, the interaction of natural products such as alkaloids, vitamins, terpenes-terpenoids and phenolic compounds with calf thymus DNA (ctDNA) is investigated. The interaction of the compounds with ctDNA was studied by visible-ultraviolet (UV-Vis) spectroscopy to obtain information on the existence of any interaction and the stabilization or destabilization which caused by the natural compound in the double-stranded DNA. Calculations of the binding constants (Kb) of the formed DNA-compound complexes were also estimated. An interaction between a chemical compound and DNA can disrupt the ctDNA band which found in 260-280 nm in the presence of increasing amounts of ctDNA. Ascorbic acid (Kb:Ascorbic acid-DNA= 7.51∙104 M-1) and gallic acid (Kb:Gallic acid-ctDNA= 2.96∙104 M-1) are the most potent destabilizing agents of the standard compounds’ rhodamine B (Kb: Rhodamine B-ctDNA= 2.21∙104 M-1) and methyl green (Kb:Methyl Green-ctDNA= 2.03∙104 M-1). Strong DNA destabilization is also caused by α-terpineol (Kb: A-terpineol-ctDNA= 1.20∙104 M-1), vitamin E (Kb: A-tocopherol-ctDNA= 1.02∙104 M-1), naringin (Kb:Naringin-ctDNA= 1.13∙104 M-1), resveratrol (Kb: Resveratrol-ctDNA= 9.4∙103 M-1), chrysin (Kb:Chrysin-ctDNA = 8.49∙103 M-1) and pinene (Kb:Pinene-ctDNA= 8.81∙103 M-1). Moderately potent DNA destabilizers are caffeine (Kb:Caffeine-ctDNA= 2.84∙103 M-1), limonene (Kb:Limonene-ctDNA= 2.55∙103 M-1), hydroxytyrosol (Kb:Hydroxytyrosol-ctDNA= 3.82∙103 M-1), carene (Kb:Carene-ctDNA = 2.37∙103 M-1), caffeic acid (Kb:Caffeic acid-ctDNA= 5.47∙103 M-1) and Τrolox (Kb:Trolox-ctDNA= 2.94∙103 M-1). DNA stabilizers have been proven to be vanillin (Kb:Vanillin-ctDNA= 1.35∙104 M-1), rosmarinic acid (Kb:Rosmarinic acid-ctDNA = 7.48∙103 M-1) and vanillic acid (Kb: Vanillic acic-ctDNA = 5.18∙103 M-1), since they show red shift. All compounds show hyperchromia indicating their binding to the external surface of the double-stranded DNA. Aiming at visualization and further investigation of the interaction of natural products with ctDNA, Molecular Docking took place. Information was obtained on the binding energy, the nucleotides that are involved, the type of forces are being developed, and the site of interaction of the compound with the ctDNA. Rhodamine B (-8.90 kcal / mol), Trolox (-6.45 kcal / mol), caffeic acid (-6.00 kcal / mol), pinene (-5.39 kcal / mol), carene (-5.06 kcal / mol), ascorbic acid (-4.41 kcal / mol), vanillic acid (-4.39 kcal / mol) and gallic acid (-4.28 kcal / mol) are minor groove binders of ctDNA. In comparison, naringin (-9.87 kcal / mol), methyl green (-8.91 kcal / mol), chrysin (-8.81 kcal / mol), resveratrol (-8.56 kcal / mol), a- tocopherol (-8.13 kcal / mol), a-terpineol (-6.05 kcal / mol), caffeine (-5.19 kcal / mol), hydroxytyrosol (-5.06 kcal / mol) and vanillin (-4.89 kcal / mol) are major groove binders of ctDNA. Rosmarinic acid (-7.28 kcal / mol) is also major and minor groove binder. To supplement the above methods, a study of certain compounds was conducted through Dynamic Light Scattering (DLS). An increase in the size and the change in the z-potential of free DNA shows its interaction with a natural compound. It was found that the size of DNA is 309.3± 59.1 nm, while its z-potential is -29.6± 2.7 mV. Indicatively, the compounds rhodamine B, methyl green, ascorbic acid, a-terpineol, a-tocopherol, vanillin, gallic acid, naringin, rosmarinic acid and chrysin were selected to study their interaction with ctDNA throughout DLS. The results of the measurements confirmed their interaction with ctDNA.	en
heal.advisorName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.advisorName	Detsi, Anastasia	en
heal.committeeMemberName	Δέτση, Αναστασία	el
heal.committeeMemberName	Detsi, Anastasia	en
heal.committeeMemberName	Λυμπεράτος, Γεράσιμος	el
heal.committeeMemberName	Μαμμά, Διομή	el
heal.committeeMemberName	Diomi, Mamma	en
heal.committeeMemberName	Lyberatos, Gerasimos	en
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Χημικών Μηχανικών. Τομέας Χημικών Επιστημών (I)	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	143 σ.	el
heal.fullTextAvailability	false