Antiproliferative properties of 2'-alkoxymethyl substituted klavuzon derivatives

Abstract

One of the main objectives of studies on anticancer agents is that the agent is expected to show a high cytotoxic activity on cancer cells and show a less cytotoxic effect on the contrary in healthy cells or never show cytotoxic activity. (R)- goniothalamin, isolated from the Goniothalamus plant, is a styryl lactone and has been found to have a selective antiproliferative property on cancer cells in studies conducted. The Michael acceptor feature in the structure of goniothalamin is thought to be covalently bonded to the nucleophilic side chains of the enzymes and show activity in this way. In previous studies, it has been shown that 1-naphthyl substituted 5,6-dihydro- 2H-pyran-2-one derivatives and 4'-methyl klavuzon derivatives exhibit higher cytotoxic activity on cancer cells than goniothalamin. In this study, antiproliferative properties of newly synthesized 2'-alkoxymethyl substituted klavuzon derivatives have been examined and MIA PaCa-2 pancreatic cancer cell lines and HPDEC pancreatic healthy cell lines were used. MTT cell viability tests were performed at the first step of this study. As a result of this study, it has been observed that the 2'-isobutoxymethylklavuzon derivative has selective cytotoxic activity on the MIA PaCa-2 cell line. It showed activity at lower concentrations than goniothalamin. Cytotoxic activities of the compounds are associated with the size of the R group at position 2’-. Methoxymethyl substituted the worst selective activity among these compounds whereas isobutoxy derivative the best selective one. In the second stage of the study, the inhibition on topoisomerase I enzyme was studied. The 2'-alkoxymethyl klavuzon derivatives were found to have Topo I enzyme inhibition properties depending on concentration and time manner. The study continued with choices methoxy and isobutoxy derivatives and these two compounds caused an arrest at G1 phase and DNA damage. Also, isobutoxy derivative induced apoptosis in the MIA PaCa-2 pancreatic cancer cell lines.

Anti kanser ajanları üzerine yapılan çalışmaların ana amaçlarından biri ajanın, kanserli hücreler üzerinde yüksek bir sitotoksik aktivite göstermesi ve sağlıklı hücrelerde tam tersi olarak daha az bir sitotoksik etki göstermesi yada mümkünse hiç göstermemesi beklenilmektedir. Goniothalamus bitkisinden izole edilen (R)- goniothalamin, bir stiril lakton olup, yapılan çalışmalarda kanser hücreleri üzerinde seçici antiproliferatif özelliği olduğu bulunmuştur. Goniothalaminin yapısında bulunan Micheal akseptör özelliği, enzimlerin nücleofilik yapıları ile kovalent bağlar kurduğu ve bu şekilde aktivite gösterdiği düşünülmektedir. Daha once yapılan çalışmalarda 1-naftil subsitüeli 5,6-dihidro-2H-piran-2-on türevi ve 4’-metil klavuzon türevleri, kanser hücreleri üzerinde goniothalaminden daha yüksek bir sitotoksik aktivite gösterdiği görülmüştür. Bu çalışmada yeni sentezlenen 2'-alkoksimetil sübstitueli klavuzon türevlerinin antiproliferatif özelliklerine bakılmıştır ve MIA PaCa-2 pankreas kanserli hücre hattı ile HPDEC pancreas sağlıklı hücre hatları kullanılmıştır. Çalışmanın ilk basamağında MTT hücre canlılık testleri yapılmıştır. Bu çalışmanın sonucunda 2’-isobütoksimetilklavuzon türevinin MIA PaCa-2 hücre hattı üzerinde seçici bir sitotoksik aktiviteye sahip olduğu görülmüştür. Goniothalaminden daha düşük konsantrasyonlarda bu aktiviteyi gösterdiği gözlemlenmiştir. Klavuzon türevlerinin sitotoksik aktiviteleri, 2’-konumundaki R grubunun büyüklüğü ile ilişkilidir. Metoksimetil substitueli klavuzon, bileşikler içinde en kötü seçici aktiviteye sahip olan bileşik iken, isobütoksimetil substitueli klavuzon en iyi seçici aktiviteye sahip olan bileşik olduğu görüldü. Çalışmanın ikinci aşamasında topoisomeraz I enzimi üzerindeki inhibisyonuna bakıldı. Bu çalışmada kullanılan 2’-alkoksimetil klavuzon türevlerinin konsantrasyona ve zamana bağlı olarak enzimi inhibe etme özellikleri olduğu görülmüştür. Metil ve isobütoksi türevlendirilmiş klavuzon türevleri ile çalışmalara devam edildi. Ve bu iki bileşik hücrenin G1 fazını bloke etti ve DNA hasarına neden oldu. Ayrıca isobütoksi türevi MIA PaCa-2 pankreas kanser hücre hatlarında apoptozu indükledi.