Interaction of estrogen and temoxifen with phospholipid model membranes an FTIR study

Abstract

öz ÖSTROJEN VE TAMOKSİFENİN FOSFOLİPİD MODEL HÜCRE ZARLARIYLA ETKİLEŞMESİ: BİR FTIR ÇALIŞMASI Boyar, Handan Yüksek Lisans, Biyoloji Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Feride Severcan Ağustos 1995, 103 sayfa Dipalmitoyl fosfatidilkolinden (DPPC) oluşan çok katmanlı lipozomlar ilaç, hormon ve vitamin gibi dışarıdan katılan maddelere karşı duyarlıdır. Bu çalışmada steroid hormon östrojen (17P-östradiol) ve onun antagonisti olan antikanser ilaç tamoksifenin konsantrasyon ve sıcaklığa bağlı olarak DPPC çok katmanlı membranlarla etkileşimi FTIR spektroskopik tekniği ile incelendi. CH2 gerilme bantlarının incelenmesi 17p-östradiol (E2) ve tamoksifenin (TAM) her ikisinin de ana faz geçiş eğrisini etkilemeden, düşük derecelere kaydırdığını ve kooperativite bölgesini (C2-C10) bozmadığını gösterir. Jel fazda E2 ve TAM m eklenmesiyle CH2 gerilme modu frekansları ve bununla birlikte `gauche`konformer sayılan yükselen sıcaklıkla artar. Bu, sistemin düzensizliğinin arttığını gösterir. Sıvı kristal fazda E2 den farklı olarak düşük konsantrasyonlarda^ TAM frekansları biraz düşürür. Bu da düzensizlikteki ve akışkanlıktaki düşüşlere karşılık gelir. E2 nin varlığında bant genişlikleri artar. Bu, E2 nin membran dinamiğini jel fazda artırdığını göstermektedir. Sıvı kristal fazda ise bu artımın E2 nin membranda oluşturabileceği alt fazlardan kaynaklandığı düşünülebilir. Buna karşın TAM bant genişliklerini (membran dinamiğini ) sadece jel fazda artırır. Sıvı kristal fazda ise dinamiği azaltır. E2 nin eklenmesiyle 30°C nin üstünde, C=0 gerilme modu frekanslarında düşme görüldü. Bu, E2 nin DPPC nin karbonil grupları ile hidrojen bağı yaptığını gösterir. Buradan anlaşılacağı gibi E2 molekülleri büyük bir olasılıkla membran yüzeyine yakın bir yerde lokalize olmuşlardır. TAM eklenmesi C=0 bant frekanslarını artırır. Bu ise hidrojen bağı yapmayan karbonil gruplarına karşılık gelir. TAM m varlığında CH3 asimetrik bükülme modunun şiddetinin arttığı ve CH3 asimetrik gerilme modunun frekansının düştüğü görülür. Bu iki sonucun birleşmesinden TAM in membranın dip kısımlarında lokalize olduğu düşünülebilir. CH2 makaslama bandının infrared spektrumları incelendiğinde E2 ve TAM m her ikisinin de akril zincirlerinin dizilimi üzerinde az etken olduğu görülür. Bu durum büyük bir olasılıkla bu maddelerin kendilerine ait lokalizasyonlarına bağlıdır. Anahtar Kelimeler: Östrojen, 17P-östradiol, Tamoksifen, Fosfolipid Model Hücre Zarı, Fosfolipid Membran, DPPC, FTIR. vı

ABSTRACT INTERACTION OF ESTROGEN AND TAMOXIFEN WITH PHOSPHOLIPID MODEL MEMBRANES: AN FTIR STUDY Boyar, Handan M.S., Department of Biology Supervisor: Prof. Dr. Feride Severcan August 1995, 103 pages The characteristics of multibilayer liposomes formed from Dipalmitoyl phosphatidylcholine (DPPC) are sensitive to the presence of perturbing molecules such as drugs, hormones and vitamins. Fourier Transform Infrared (FTIR) spectroscopic technique has been used for studying temperature dependent interactions of steroid hormone, estrogen (17P-estradiol) and its antagonist anti cancer drug tamoxifen with DPPC multibilayers. The investigation of CH2 stretching bands reveals that, both of 17(3- estradiol (E2) and tamoxifen (TAM) shift the main phase transition temperature to lower degrees without affecting the shape of the transition profile. This implies that both of these substances do not disturb the cooperativity region (C2-C10) In the gel phase, with the addition of E2 and TAM the CH2 stretching mode frequencies, in turn mthe number of gauche conformers increase with increasing temperature. This implies the increases in the disorderness of the system. In the liquid crystalline phase unlike E2, low concentrations of TAM slightly decreases the frequencies. This means decreased disorderness and decreased fluidity. In the presence of E2, bandwidths increase. This shows that E2 increases the membrane dynamics in the gel phase but, in the liquid crystalline phase bandwidth increase might be due to the existance of sub phases induced by E2. In contrast, TAM increases the bandwidths (membrane dynamics) only in the gel phase. Above 30°C, E2 addition decreases the frequencies of the C=0 stretching mode. This means E2 molecules make hydrogen bonding with the carbonyl groups of DPPC. Thus, most probably E2 molecules locate near the bilayer surface. Addition of TAM increases the C=0 stretching band frequencies. This corresponds to free carbonoyl groups. It is also observed that in the presence of TAM the intensity of CH3 asymmetric bending mode slightly increases and the frequencies of CH3 asymmetric stretching mode slightly decrease. All these results may be due to the localization of TAM molecules in the deep interior part of the bilayer. Infrared spectra of the CH2 scissoring bands reveal that both of E2 and TAM are less effective on the acyl chain packing. This is most probably related to their respective localizations. Key Words: Estrogen, 17P-estradiol, Tamoxifen, Phospholipid Model Membrane, DPPC, FTIR. IV