Galleria mellanolla’nın enzimatik savunma sistemi elemanları, glutatyon peroksidaz (GPx) ve glutatyon-S-transferaz (GST) enzimleri üzerine oktadekanoik asit, oleik asit ve n-hekzadekanoik asitin etkilerinin in silico gösterilmesi

Year 2023, Volume: 3 Issue: 2, 190 - 199, 31.12.2023

Elif Özlem Torun , Mehmet Emin Koçak , Buse Kayra Fahriye Ercan , Serap Yalcin

Abstract

Galleria mellonella, büyük bal mumu güvesi olarak da bilinir ve arı kovanlarında peteklerin üzerinde gal yaparak verimin düşmesine yol açar. Hem zararlı olması hem de model böcek olarak kullanılması laboratuvar çalışmalarında tercih edilmesini sağlamıştır. Günümüzde, üretimde verimin düşmesine yol açan zararlı böceklerle mücadelede kimyasal mücadelenin olumsuz etkilerini ortadan kaldıracak alternatif yöntemlerin kullanılma gerekliliği bilinen bir gerçektir. Bu yöntemlerden biri de bitkisel kaynaklı ürünlerdir. Bitkiler çok çeşitli organik bileşikler üretmektedir ve bu bileşikler onların çeşitli hastalık ve zararlılara karşı dayanıklı olmasında rol oynayabilmektedir. Bu çalışmada Aronia melanocarpa bitkisinin yaprak özütü içeriğinde en fazla miktarda bulunan üç maddenin (oktadekanoik asit, oleik asit, n-hekzadekanoik asit) G. mellonella’nın enzimatik savunma sistemi elemanlarından olan glutatyon peroksidaz (GPx) ve glutatyon-S-transferaz (GST) enzimleri üzerine etkileri moleküler kenetleme ile in silico olarak gösterilmiştir. Kenetlenme sonuçları, Autodock Vina, VMD ve Maestro programları kullanılarak elde edilmiştir. En yüksek bağlanma değeri, protein ve ligand arasındaki sıkı bağlanmayı temsil eder. Çalışmamızda en yüksek bağlanma değeri, GPx enzimi ile oktadekanoik asit molekülü arasında elde edilirken (-7.2 kcal/mol) en düşük bağlanma değeri GPx enzimi ile n-hekzadekanoik asit arasında gerçekleşmiştir (-3.8 kcal/mol). GST enzimi ile üç madde arasında oktadekanoik asit molekülü en yüksek bağlanmayı göstermiştir (-5.7 kcal/mol).

Keywords

Galleria mellonella, GPx, GST, moleküler kenetlenme

Supporting Institution

TUBİTAK 2209-A Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı

Thanks

Bu çalışma TUBİTAK 2209-A Üniversite Öğrencileri Araştırma Projeleri Destekleme Programı kapsamında desteklenmiştir. Teşekkürü bir borç biliriz.

In silico demonstration of the effects of octadecanoic acid, oleic acid and n-hexadecanoic acid on the enzymatic defense system elements of Galleria mellanolla, glutathione peroxidase (GPx) and glutathione-S-transferase (GST) enzymes.

Abstract

Galleria mellonella, also known as the greater wax moth, causes galls on honeycombs in beehives, causing a decrease in productivity. Being both harmful and used as a model insect has made it preferred in laboratory studies. Nowadays, it is a known fact that alternative methods must be used to eliminate the negative effects of chemical control of harmful insects that cause a decrease in production efficiency. One of these methods is plant-derived products. Plants produce a wide variety of organic compounds, and these compounds may play a role in their resistance to various diseases and pests. In this study, the effects of the three most abundant substances in the leaf extract of Aronia melanocarpa (octadecanoic acid, oleic acid, n-hexadecanoic acid) on glutathione peroxidase (GPx) and glutathione-S-transferase (GST), which are members of the enzymatic defense system of G. mellonella, were demonstrated in silico by molecular docking. Docking results were obtained using Autodock Vina, VMD and Maestro programs. The highest binding value represents tight binding between the protein and the ligand. In our study, the highest binding value was obtained between the GPx enzyme and octadecanoic acid molecule (-7.2 kcal/mol), while the lowest binding value was obtained between the GPx enzyme and n-hexadecanoic acid (-3.8 kcal/mol). Among the three substances, the molecule most bound by the GST enzyme was octadecanoic acid (-5.7 kcal/mol).

Keywords

Galleria mellonella, GPx, GST, molecular docking

References

• Angioni A, Barra A, Coronco V, Dessi S, Cabras P (2006). Chemical composition, seasonal variability and antifungal activity of Lavandula stoechas L. ssp. stoechas essential oils from stem/leaves and flowers. Journal of Agricultural and Food Chemistry 54: 4364-4370.
• Aysan Ö, Dede B (2020). Bazı Oksim Bileşiklerinin Bağlanma Özelliklerinin Moleküler Kenetlenme Yöntemiyle İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi Cilt 24, Sayı 2, 333-339.
• Ayvaz A, Karaborklu S, Sagdıc O (2009). Fumigant toxicity of five essential oils against the eggs of Ephestia kuehniella Zeller and Plodia interpunctella (Hübner) (Lepidoptera: Pyralidae). Asian Journal of Chemistry 21:596-604.
• Bachrouch O, Jemaa J M B, Chaieb I, Talou T, Marzouk B (2010). Insecticidal activity of Pistacia lentiscus essential oil on Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae) as alternative to chemical control in storage. Tunisian Journal of Plant Protection 5: 63–70.
• Ercan F S, Baş H, Koç M, Pandır D, Öztemiz S (2013). Insecticidal activity of essential oil of Prangos ferulacea (Umbelliferae) against Ephestia kuehniella (Lepidoptera: Pyralidae) and Trichogramma embryophagum (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Turkish Journal of Agriculture and Forestry 37: 719-725.
• Ercan F, Bas H, Ercan N, Vural C, Özcan S (2018). Fumigant Toxicitiy of Essential Oils from Thymus argaeus Boissier & Balansa and Thymus sipyleus Boissier(Lamiaceae) Againts Ephestia kuehniella Zeller (Lepidoptera: Pyralidae). International Journal of Scientific and Technological Research 4(3), 54-60.
• Humphrey W, Dalke A, Schulten K (1996.) ``VMD-Visual Molecular Dynamics'' Journal of Molecular Graphics 14.1, 33-38.
• Jurikova T, Mlcek J, Skrovankova S, Sumczynski D, Sochor J, Hlavacova I, Snopek L, Orsavova J (2017). Fruits of black chokeberry Aronia melanocarpa in the prevention of chronic diseases. Molecules 22(6), 1–23.
• Kelley L A, Mezulis S, Yates C M, Wass M N, Sternberg M J E (2015). The Phyre2 web portal for protein modeling, prediction and analysis. Nature Protocols 10(6): 845-58.
• Oszmiański J, Lachowicz S (2016). Effect of the production of dried fruits and juicefrom chokeberry (Aronia melanocarpa L.) on the content and antioxidative activity of bioactive compounds. Molecules 21, 1098.
• Phillips, J C, Braun R, Wang W, Gumbart J, Tajkhorshid E, Villa E, Chipot C, Skeel R D, Kale L, Schulten K (2005). Scalable molecular dynamics with NAMD” Journal of Computational Chemistry, 26:1781-1802.
• Tosun G (2009). Üzüm Çekirdeğinden Monomerik Flavan-3-ol Bileşiklerinin Ekstraksiyonunun Optimizasyonu ve Kütle Transfer Parametrelerinin İncelenmesi, Anadolu Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Kimya Mühendisliği Anabilim Dalı Yüksek Lisans Tezi, 102p.
• Trott O, Olson A J (2010). AutoDock Vina: improving the speed and accuracy of dock- ing with a new scoring function, efficient optimization, and multithreading. Journal of Computational Chemistry 31: 455-461.
• Yang J, Yan R, Roy A, Xu D, Poisson J, Zhang Y. (2015a). The I-TASSER Suite: Protein structure and function prediction. Nature Methods 12: 7-8.
• Yang J, Zhang Y. (2015b). I-TASSER server: new development for protein structure and function predictions. Nucleic Acids Research 43: 174-181.
• Yılmaz A, Güler E, Soydemir H E, Demirel S, Mollahaliloğlu S, Karadeniz T, Çiftçi V (2021., Mucize Bitki: Aronya (Aronia melanocarpa), MAS Journal of Applied Sciences 6(1): 83-94.
• Zheng W, Zhang C, Li Y, Pearce R, Bell E W, Zhang Y (2021). Folding non-homology proteins by coupling deep-learning contact maps with I-TASSER assembly simulations. Cell Rep Meth 1: 100014.
• Weinzierl R A (2000). Botanical insecticides, Soaps and Oils. In: Biological and Biotechnological Control of Insect Pests (JE Rechcigl, NA Rechcigl, eds), Lewis publishers, Boca Raton, New York, USA, 110-130.