Interactions of Novel Sets of Perylene Dianhydrides and a Diimide with G-Quadruplex Structures in Human DNA

Abstract

Scientists from different fields have been coming together and trying to work on cancer therapies for many years. Recently, the interaction of perylene derivatives with G-quadruplex structures in human DNA has been studied for this purpose. Perylene derivatives have the ability to bind to the unusual DNA secondary structures called G-quadruplexes that form on specific regions of the human genome. In this thesis, two perylene tetracarboxylic dianhydrides (PDA) and a perylene diimide (PDI) were observed with regard to their interactions with G-quadruplex DNA. A PCR (polymerase chain reaction) amplified region from the human beta globin gene was used to prove the formation of G-quadruplex structures in the presence of repetitive guanine bases, and c-kit and a-coreTT were used as the guanine rich oligonucleotides. The complexations were analyzed using absorption and emission spectroscopy and gel electrophoresis techniques. Absorption and emission investigations have illustrated a variation in the peaks of the primers and compounds when the complexation was performed. Electrophoresis results have shown that bands with the PCR product alone migrate faster than the bands with the PCR product and the perylene derivative together. Overall, the investigated perylene derivatives have a potential binding affinity towards G-quadruplex structures throughout the human genome. Keywords: Perylene derivatives, G-quadruplex, cancer therapy, beta globin gene, telomeric region, promoter region.

ÖZ: Farklı alanlardan bilim adamları uzun yıllardır bir araya gelip kanser tedavileri üzerinde çalışmaktadır. Kanser tedavisi amacı ile, son zamanlarda perilen türevlerinin insan DNA’sındaki G-quadruplex yapılarıyla etkileşimi incelenmiştir. Perilen türevleri insan DNA’sının belirli bölgelerinde oluşan G-quadruplex adı verilen olağandışı DNA sekonder yapılarına bağlanma yeteneğine sahiptir. Bu tezde, iki perilen tetrakarboksilik dianhidrit ve bir perilen diimid türevinin insan DNA’sındaki G-quadruplex yapıları ile etkileşimi gözlemlenmiştir. Polimeraz zincir reaksiyonu ile insan beta globin geninden amplifiye edilmiş bir bölge, G-quadruplex yapılarının ard arda tekrarlayan guanin bazlarının varlığıyla oluştuğunu ıspatlamak amacıyla kullanılmıştır. Guanin bazı ile zengin oligonükleotidler olarak da c-kit ve acoreTT kullanılmıştır. Kompleksleşme, absorpsiyon ve emisyon spektroskopisi ile jel elektroforezi teknikleri kullanılarak analiz edilmiştir. Absorpsiyon ve emisyon incelemeleri, kompleksleştirmenin sadece primerler ve bileşiklere ait absorpsiyon ve emisyon piklerinde bir varyasyona neden olduğunu göstermektedir. Elektroforez sonuçları, sadece polimeraz zincir reaksiyonu ürünü içeren bantların polimeraz zincir reaksiyonu ürünü ve perilen türevini birlikte içeren bantlardan daha hızlı koştuğunu göstermiştir. Sonuç olarak incelenen perilen türevleri, insan genomunda bulunan G-quadruplex yapılarına karşı potansiyel bir bağlanma afinitesine sahiptir. Anahtar Kelimeler: Perilen türevleri, G-quadruplex, kanser tedavileri, beta globin geni, telomerik bölge, promoter bölge.