Investigation of the effect of 4'-alkylıklavuzon derivatives on nucleotide synthesis and nucleocytoplasmic transport

Abstract

In anti-cancer agent development studies one of the most significant issue is to get an agent that specifically targets cancer cells without any effects on healthy cells. Goniothalamin, that is a styryl lactone isolated from Goniothalamus plant species, is an anti-cancer agent that has selective anti-proliferative activity on cancer cell lines. Klavuzon and derivatives, which can be thought as analogs of goniothalamin, are more cytotoxic in cancer cells compared to goniothalamin. Previous structure activity relationship studies implies that α,β-unsaturated δ-lactone moiety is the source of the biological activity. Since it behaves as Michael acceptor, in this thesis possible irreversible inhibitions of two separate intracellular targets are investigated. In the first part, thymineless death caused by possible thymidylate synthase inhibition has been studied. Anti-proliferative effect of 4’-methylklavuzon in HuH-7 cancer cell line was tested by using MTT. Viability of klavuzon treated cells did not changed significantly in the absence and presence of varying concentration of additional thymidine supplement, and it is concluded that thymineless death is not a crucial mechanism for klavuzon derivatives. In the second part, 4’-methylklavuzon and its derivatives were tested on HeLa cell line to investigate inhibitory effect on the nucleocytoplasmic transport. Immunocytochemistry was used to demonstrate nucleocytoplasmic localization of Riok2 protein which is transferred from nuclei to cytoplasm by CRM1 nuclear export protein. Successfully, all tested klavuzon derivatives inhibit CRM1 nuclear export protein. Potency of the inhibition depends on the size of the alkyl substituent at 4’- position of klavuzon.

Antikanser ajan geliştirme çalışmalarda en önemli konulardan birisi spesifik olarak kanserli hücreleri hedef alıp sağlıklı hücrelere zarar vermeyen bir ajanın keşfidir. Goniothalamin, Goniothalamus bitki türlerinden izole edilmiş bir stiril lakton olup, kanserli hücrelerin çoğalmalarına karşı seçici aktivitesi bulunan bir anti-kanser ajandır. Klavuzon ve türevleri bir tür goniothalamin türevi olarak düşünülebilirler ve goniothalamine oranla kanser hücrelerine karşı daha sitotoksiklerdir. Daha önceki yapı-aktivite ilişkisi çalışmalarında α,β-doymamış δ-lakton yapısının biyolojik aktivite için gerekli olduğu bilinmektedir. Bu grup Michael akseptörü olarak görev aldığından bu tez kapsamında iki farklı hücre içi mekanizmanın geridönüşümsüz inhibisyonu araştırılmıştır. Çalışmanın ilk bölümünde, olası bir timidilat sentaz inhibisyonuna bağlı olarak gerçekleşebilecek timidinsiz ölümün varlığı araştırılmıştır. Farklı konsantrasyonlarda timidin varlığında veya yokluğunda klavuzonla muamele edilmiş hücrelerin canlılıklarında herhangi bir değişiklik olmamıştır, bu nedenle timinsiz ölüm olayının klavuzon türevleri için önemli bir mekanizma olmadığı sonucuna varılmıştır. İkinci bölümde ise, 4'-metilklavuzon ve türevlerinin nükleositoplazmik transport üzerindeki etkilerini araştırmak için HeLa hücreleri üzerinde test edilmiştir. CRM1 proteini tarafından taşınan Riok2 proteininin nükleositoplazmik yerini göstermek için immünositokimya kullanılmıştır. Başarılı bir şekilde test edilen tüm klavuzon türevleri CRM1 proteini inhibe etmişlerdir. Maddelerin inhibisyon potansiyeli klavuzonun 4’- konumundaki alkil grubunun büyüklüğüne bağlı olarak değişmektedir.