Aminopiridin türevlerinin ve metal komplekslerinin insan karbonik anhidraz enzimi üzerine etkisinin incelenmesi

Abstract

Karbonik anhidraz (CA) (E.C. 4.2.1.1.), karbondioksitin HCO3- ve H+ iyonlarına iki basamakta dönüşümlü hidratasyonu reaksiyonunu katalizleyen, aktif bölgesinde çinko iyonu bulunduran bir metaloenzimdir. İnsan göz dokusunda CA I, CA II ve CA IV izoenzimleri bulunur. Bunlardan CA I ve CA II izoenzimleri sitozolik iken, CA IV izoenzimi membrana bağlıdır. Karbonik anhidraz inhibitörleri, aköz humorun fazla salgılanmasıyla oluşan yüksek göz içi basıncını (IOP) düşürdükleri için glokom tedavisinde kullanılırlar. Bu çalışmada glokom hastalığı tedavisinde kullanılmaya aday yeni karbonik anhidraz inhibitörlerinin bu enzim üzerindeki inhibisyon etkileri in vitro olarak araştırılmıştır. Öncelikle insan eritrositlerinden hCA I ve hCA II izoenzimleri afinite jeli (Sepharose4B-L-tirozin-sülfanilamid) kullanılarak saflaştırıldı. Kalitatif ve kantitatif protein tayini yapıldı ve SDS-PAGE elektroforezi ile enzimlerin saflığı kontrol edildi. Enzim aktiviteleri kinetik çalışmalarla belirlendi. Daha sonra sentezlenen yeni bileşiklerin (1-16) insan eritrosit hCA I ve hCA II izoenzimleri üzerindeki inhibisyon etkileri incelendi. Bileşiklerin inhibisyon etkisini belirlemek için karbonik anhidraz enziminin hidrataz ve esteraz aktiviteleri ölçüldü. İnhibisyon etkisi gösteren bileşikler için %Aktivite-[I] grafikleri çizilerek IC50 değerleri belirlendi. Lineweaver Burk grafikleri çizilerek Ki sabitleri hesaplandı. Sentezlenen yeni bileşiklerin, hCA I ve hCA II izoenzimlerinin hidrataz aktiviteleri üzerinde inhibisyon etkisi göstermediği, fakat esteraz aktiviteleri üzerinde inhibisyon etkisi gösterdiği tespit edildi. Esteraz IC50 değerleri hCA I için 7,11-1,73 µM arasında, hCA II için ise 5,92-1,48 µM arasında bulundu. Ki değerleri ise hCA I için 3,64-1,12 µM arasında, hCA II için ise 2,63-0,63 µM arasında bulundu.

Carbonic anhydrase (CA) (E.C. 4.2.1.1.) is a metalloenzyme that contains zinc ion in its active site. It catalyses that the reversible hydration of carbon dioxide to yield bicarbonate and proton in a two-step reaction. Human eye tissue contains CA I, CA II and CA IV isoenzymes. CA I and CA II isoenzymes are cytosolic, but CA IV isoenzyme is membrane-bound. Carbonic anhydrase inhibitors have been used for treatment of glaucoma, because of their decrease higher intraocular pressure which occurs with excessive secretion of aqueous humor. In this study, the inhibitory effects of new carbonic anhydrase inhibitors, which candidates for treatment of glaucoma, on this enzyme were investigated in vitro. Firstly, hCA I and hCA II isoenzymes were purified from human erythrocytes by using affinity gel (Sepharose-4B-L-tirosine-sulfanilamide). The qualitative and quantitative protein assay was made and the purity of the enzymes was checked with SDS-PAGE electrophoresis. Enzyme activities were determined with kinetic studies.Later, the inhibition effects of newly synthesized compounds (1-16) on hCA I and hCA II isoenzymes were determined. To determine inhibitory effects of the compounds, the hydratase and esterase activities of carbonic anhydrase enzyme were measured. %Activity vs. [I] graphics were drawn and the IC50 values were calculated for potential inhibitory compounds. The Ki constants were calculated from Lineweaver-Burk graphics. According to in vitro studies, any inhibition effects of 1-16 compounds were not observed on hydratase activity of hCA I and hCA II isoenzymes. These new compounds inhibited the esterase activities of hCA I and hCA II isoenzymes. The IC50 values of compounds for esterase activity are 7,11-1,73 µM for hCA I and 5,92-1,48 µM for hCA II, respectively. The Ki values of these inhibitors are 3,64-1,12 µM for hCA I and 2,63-0,63µM for hCA II, respectively.