Publication: Biotransformation studies with curvularia lunata
Abstract
Yeni sınıf antimikrobiyal ilaç tasarımında; biyolojik olarak aktif bitki ekstratları,özütlenmiş bitki bileşikleri ve bitki türevleri önemli rol oynamaktadırlar. Çoklu ilacadirençli mikro-oranizmaların sayısındaki artış, yeni antimikrobiyal ajanlara ve halihazırda kullanılan antibiyotiklerin geliştirilmesine olan ihtiyacı ortaya çıkarmaktadır.Bu bağlamda, suda çözünebilen ve çeşitli bakteri ve küfe karşı biyolojik aktiviteye sahipolan berberin, -bir bitki özütü- yeni bir antimikrobiyal ürünün geliştirilmesinde ümitvadeden bir alkaloittir. Diğer taraftan, dünya genelinde artan antimikrobiyal direncekarşı yeni sınıf antibiyotiklerin geliştirilmesinin yanı sıra, polimiksin antibiyotikleri deyeniden önem kazanmaktadırlar. Günümüzde polimiksin antibiyotikleri yükseknörotoksisite ve nefrotoksisiteye sahip olmalarından ötürü son çare olarakkullanılmaktadırlar. Bu tezin amacı, farmakolojik etkilerinden dolayı son günlerdeönemli hale gelmiş berberin ve polimiksin-B üzerinde Curvularia lunata ile mikrobiyaltransformasyon çalışmaları gerçekleştirerek, daha düşük nörotoksisite venefrotoksisiteye sahip polar polimiksin-B türevi antimikrobiyaller ve daha yüksekantimikrobiyal etkiye sahip berberin türevleri antimikrobiyaller elde etmektir. Tez ikiana adımdan oluşmaktadır: (1) berberin türevlerinin antimikrobiyal etkilerini arttırmakiçin yapılacak biyotransformasyon çalışmaları (2) polimiksin-B antibiyotiğinintoksisitesini düşürmek ve antimikrobiyal etkisini arttırmak için yapılanbiyotransformasyon çalışmaları. Yaptığımız çalışmalar sonucunca, patates dekstroz besiyerinde büyütülen C. lunata‟nın polimiksin-B‟de yaptığı değişiklik, büyük olasılıklakarmaşık yapısından dolayı, belirlenememiştir. Diğer taraftan bu organizmanın yinepatates dekstroz besi yerinde 14 gün inkübasyonu sonucunda, 0.35 mg/ ml berberini%94 oranında ve 1 mg/ ml berberini %15 oranında parçaladığı gözlemlenmiştir. Buesnada berberin olan ortamda C. lunata‟nın daha fazla lakkaz ürettiği belirlenmiştir.
The use of biologically active plant extracts, isolated plant compounds and plantderivatives are essential in antimicrobial drug designing. Emerge of multidrug resistantmicroorganisms results in the continuous and urgent need to improve current antibioticsand to develop new antimicrobial agents. In this sense, berberine, which exhibitsantimicrobial activity against several types of bacteria and fungi, is a valuable source inthe search of novel and effective antimicrobial compounds. On the other hand, with theworldwide increased pace in resistance development, polymyxin antibiotics haveregained importance. Today, polymyxin antibiotics are commonly used as a last resortbecause due to their high neurotoxicity and nephrotoxicity. The aim of this thesis is toperform microbial transformation with Curvularia lunata to synthesize polarpolymyxin-B derivatives with less neurotoxicity and nephro-toxicity and berberinederivatives with higher antimicrobial activity. To this end, this thesis consists of twomajor sections: (1) biotransformation to increase the antimicrobial effect of berberine,(2) biotransformation to reduce the toxicity of Polymyxin-B antibiotics. Our resultshave shown that fungal transformation of polymyxin-B could not be monitoredprobably due to its complex nature. However, C. lunata had the ability of consumeberberine. 94% of 0.35 mg/ ml berberine and 15% for 1 mg/ ml berberine found in thegrowth media was degraded after 14 days of incubation. The synthesis of laccase by C.lunata was higher in the presence of berberine.
The use of biologically active plant extracts, isolated plant compounds and plantderivatives are essential in antimicrobial drug designing. Emerge of multidrug resistantmicroorganisms results in the continuous and urgent need to improve current antibioticsand to develop new antimicrobial agents. In this sense, berberine, which exhibitsantimicrobial activity against several types of bacteria and fungi, is a valuable source inthe search of novel and effective antimicrobial compounds. On the other hand, with theworldwide increased pace in resistance development, polymyxin antibiotics haveregained importance. Today, polymyxin antibiotics are commonly used as a last resortbecause due to their high neurotoxicity and nephrotoxicity. The aim of this thesis is toperform microbial transformation with Curvularia lunata to synthesize polarpolymyxin-B derivatives with less neurotoxicity and nephro-toxicity and berberinederivatives with higher antimicrobial activity. To this end, this thesis consists of twomajor sections: (1) biotransformation to increase the antimicrobial effect of berberine,(2) biotransformation to reduce the toxicity of Polymyxin-B antibiotics. Our resultshave shown that fungal transformation of polymyxin-B could not be monitoredprobably due to its complex nature. However, C. lunata had the ability of consumeberberine. 94% of 0.35 mg/ ml berberine and 15% for 1 mg/ ml berberine found in thegrowth media was degraded after 14 days of incubation. The synthesis of laccase by C.lunata was higher in the presence of berberine.