Bisfenol Türevlerinin Asetilkolinesteraz Enzimi Üzerindeki İnhibisyon Etkisinin İn Vitro ve İn Silico Modellenmesi

Abstract

Bisfenol türevleri, imalat endüstrisinde kullanılan sentetik organik bileşiklerdir. Bisfenol A (BPA), özellikle plastik malzemelerde bulunan ve dünyanın hemen hemen tüm ekosistemleri için tehlikeli ve yaygın bir kirleticidir. Bisfenol S (BPS), BPA'nın çevre dostu bir alternatifi olarak sunulmuştur ve geniş bir kullanım alanına sahiptir. Bu çalışmada, BPA ve BPS'nin Electrophorus electricus'un asetilkolinesteraz enzimi üzerindeki inhibitör etkisini araştırmak için Ellman'ın yöntemi kullanılmış ve BPA ve BPS'nin bu enzim üzerindeki inhibitör etkilerinin moleküler mekanizmasını ortaya çıkarmak için AutoDock Tools 1.5.6 ve UCSF Chimera1.14, UCSF ChimeraX 1.2.5 ve CB-Dock 12/2020 kullanılarak moleküler kenetleme analizi yapılmıştır. Daha sonra, bazı çevrimiçi araçlar ve, MEGA7 ve Jalview yazılımı ile AChE için homoloji testi tamamlandı. Her iki ksenobiyotik için inhibisyon modeli, tam yarışmasız tiptedir. BPA'nın W286, Y124, Y341, Y337, F338, F297 ve I294 ile hidrofobik etkileşimler oluşturduğu bulunmuştur. W286 ile pi-pi yığınlaması da yapmaktadır. BPA, Y72 ile hidrojen bağı kurmaktadır. BPS, W286, Y337, F338, F297 ve G121 ile hidrofobik etkileşimlere sahiptir. Ayrıca Y124 ve F297 ile pi-pi yığınlamasına sahiptir. Analiz sonuçları, BPS ile R296, S203 ve Y124 arasında hidrojen bağları olduğunu ortaya koymuştur ve bu BPS'nin enzime bağlanmasının BPA'dan daha güçlü olduğu şeklinde yorumlanmıştır. Yöntemin diğer bölümlerinde, teleost balıkların AChE protein dizileri hizalandığında, α/β hidrolaz alanındaki dar geçit gibi kritik kısımlarda yüksek yüzde tanımlamalarla %80'in üzerinde özdeşlik tespit edildi. Bu gerçek, BPA ve BPS'nin çeşitli ekosistemlerdeki diğer teleost balık türlerinin AChE'leri üzerinde aynı veya çok benzer inhibitör etkilerini önermek için destekleyici veriler olarak kullanılmıştır.

Bisphenol derivatives are synthetic organic compounds employed in the manufacturing industry. Bisphenol A (BPA) is a dangerous and common pollutant, which is found, especially, in plastic materials, for almost all ecosystems of the world. Bisphenol S (BPS) was presented as an environmentally-friendly alternative of BPA and it has a wide usage area. In this study, Ellman's method was used to investigate the inhibitory effect of BPA and BPS on acetylcholinesterase of Electrophorus electricus and molecular docking analysis were run by using AutoDock Tools 1.5.6 and UCSF Chimera1.14, UCSF ChimeraX 1.2.5 and CB-Dock 12/2020 to uncover the molecular mechanism of inhibitory effects of BPA and BPS on this enzyme. Then, homology testing for AChE was completed by some online tools and MEGA7 and Jalview software. The inhibition model for both of the xenobiotics was full-noncompetitive type. It was found that BPA formed hydrophobic interactions with W286, Y124, Y341, Y337, F338, F297 and I294. It had pi-pi stacking with W286, too. BPA formed hydrogen bond with Y72. BPS had hydrophobic interactions with W286, Y337, F338, F297 and G121. It, also, had pi-pi stacking with Y124 and F297. Analysis results stated that there were hydrogen bonds between BPS and R296, S203 and Y124, which might be interpreted that the binding of BPS to enzyme was stronger than BPA. In further parts of the method, when the AChE protein sequences of teleost fishes were aligned, over 80% identity with high percent identifications at critical parts, such as the narrow gorge in α/β hydrolase domain, were detected. This fact was used as supportive data to suggest the same or very similar inhibitory effects of BPA and BPS on AChEs of most other teleost fish species from diverse ecosystems