Computational investigation of interaction of several antiinflammatory and anti-hypertensive drug molecules with individual DNA nucleobases and their base pairs by several DFT and QM/MM MD methods
Küçük Resim Yok
Dosyalar
Tarih
2022
Yazarlar
Dergi Başlığı
Dergi ISSN
Cilt Başlığı
Yayıncı
Ege Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
Erişim Hakkı
info:eu-repo/semantics/embargoedAccess
Özet
This thesis investigates the interactions of various selected antiinflammatory
and anti-hypertensive drug molecules with DNA nucleobases and
their base pairs using the DFT and QM/MM MD computational chemistry
methods. Firstly, the comparison with the CCSD(T) results revealed that the ωB97
family (ωB97X-D, ωB97M-V, and ωB97X-V) are the best methods for drug-
DNA interactions. The ωB97X-D calculations indicated that the most negative
binding energy among the drug-single base complexes is between celiprolol and
guanine. However, evaluation of interaction energy alone is insufficient to
understand drug-nucleobase interaction. When the effects of drug molecules on
hydrogen bonds were examined in terms of angle and distance the DFT
calculations point out that mefenamic acid and oxaprozin are the two drugs
interacting effectively with both A-T and G-C base pairs. The molecular
electrostatic potential (MEP) maps were determined for the drugs and nucleobases
and it has been shown that they provide insight into explaining the donor-acceptor
relationship and shed light on potential interactions. In addition, QM/MM MD
calculations were performed on interactions of mefenamic acid and oxaprozin
with DNA in the aqueous medium. The model quantum calculations (DFT)
revealed that mefenamic acid gives interaction with nucleobase pairs through the
carboxylic group, as did the QM/MM MD calculations. Hence, the DFT methods
employed here for non-bonded interactions can be said to be rather reliable.
Bu tez, seçilmiş çeşitli anti-inflamatuar ve anti-hipertansif ilaç moleküllerinin DNA nükleobazları ve baz çiftleri ile etkileşimlerini DFT ve QM/MM MD hesaplamalı kimya yöntemlerini kullanarak araştırmaktadır. İlk olarak, CCSD(T) sonuçlarıyla yapılan karşılaştırma, ωB97 ailesinin (ωB97X-D, ωB97M-V ve ωB97X-V) ilaç-DNA etkileşimleri için en iyi yöntemler olduğunu ortaya koydu. ωB97X-D hesaplamaları, ilaç-tek baz kompleksleri arasında en negatif bağlanma enerjisinin celiprolol ve guanin arasında olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, tek başına etkileşim enerjisinin değerlendirilmesi, ilaç-nükleobaz etkileşimini anlamak için yetersizdir. İlaç moleküllerinin hidrojen bağları üzerindeki etkileri açı ve mesafe açısından incelendiğinde, DFT hesaplamaları mefenamik asit ve oksaprozinin hem A-T hem de G-C baz çiftleri ile etkili bir şekilde etkileşen iki ilaç olduğuna işaret etmektedir. İlaçlar ve nükleobazlar için moleküler elektrostatik potansiyel (MEP) haritaları belirlenmiş ve bunların donör-alıcı ilişkisini açıklamada içgörü sağladıkları ve potansiyel etkileşimlere ışık tuttuğu gösterilmiştir. Ayrıca mefenamik asit ve oksaprozinin sulu ortamda DNA ile etkileşimleri üzerinde QM/MM MD hesaplamaları yapıldı. Model kuantum hesaplamaları (DFT), mefenamik asidin, QM/MM MD hesaplamalarında olduğu gibi, karboksilik grup aracılığıyla nükleobaz çiftleri ile etkileşim sağladığını ortaya çıkardı. Bu nedenle, burada bağlı olmayan etkileşimler için kullanılan DFT yöntemlerinin oldukça güvenilir olduğu söylenebilir.
Bu tez, seçilmiş çeşitli anti-inflamatuar ve anti-hipertansif ilaç moleküllerinin DNA nükleobazları ve baz çiftleri ile etkileşimlerini DFT ve QM/MM MD hesaplamalı kimya yöntemlerini kullanarak araştırmaktadır. İlk olarak, CCSD(T) sonuçlarıyla yapılan karşılaştırma, ωB97 ailesinin (ωB97X-D, ωB97M-V ve ωB97X-V) ilaç-DNA etkileşimleri için en iyi yöntemler olduğunu ortaya koydu. ωB97X-D hesaplamaları, ilaç-tek baz kompleksleri arasında en negatif bağlanma enerjisinin celiprolol ve guanin arasında olduğunu göstermiştir. Bununla birlikte, tek başına etkileşim enerjisinin değerlendirilmesi, ilaç-nükleobaz etkileşimini anlamak için yetersizdir. İlaç moleküllerinin hidrojen bağları üzerindeki etkileri açı ve mesafe açısından incelendiğinde, DFT hesaplamaları mefenamik asit ve oksaprozinin hem A-T hem de G-C baz çiftleri ile etkili bir şekilde etkileşen iki ilaç olduğuna işaret etmektedir. İlaçlar ve nükleobazlar için moleküler elektrostatik potansiyel (MEP) haritaları belirlenmiş ve bunların donör-alıcı ilişkisini açıklamada içgörü sağladıkları ve potansiyel etkileşimlere ışık tuttuğu gösterilmiştir. Ayrıca mefenamik asit ve oksaprozinin sulu ortamda DNA ile etkileşimleri üzerinde QM/MM MD hesaplamaları yapıldı. Model kuantum hesaplamaları (DFT), mefenamik asidin, QM/MM MD hesaplamalarında olduğu gibi, karboksilik grup aracılığıyla nükleobaz çiftleri ile etkileşim sağladığını ortaya çıkardı. Bu nedenle, burada bağlı olmayan etkileşimler için kullanılan DFT yöntemlerinin oldukça güvenilir olduğu söylenebilir.
Açıklama
Anahtar Kelimeler
DFT, Non-Covalent Interactions, NSAIDs, Beta Blockers, DNA-Nucleobase, Binding Energies, Docking, QM/MM MD Simulation Model, NSAIDs İlaçları, Beta Bloker İlaçlar, DNA-Nükleobaz ve Baz Çiftleri, Kovalent Olmayan Etkileşimler, QM/MM MD Simulasyonları, DFT
