Συσχέτιση φυσικοχημικών ιδιοτήτων και αντιοξειδωτικής δράσης φαινολικών ενώσεων με in silico και in vitro μεθόδους

Καλτσής, Λάζαρος

Correlation of physicochemical properties and antioxidant activity of phenolic compounds, applying in silico and in vitro methods

Πτυχιακή εργασία

Author

Καλτσής, Λάζαρος

Date

2021-07-14

Advisor

Κρίτση, Ευτυχία

Πτυχιακή Εργασία (4.273Mb)

Keywords

Αντιοξειδωτική δράση ; Φαινολικές ενώσεις ; Περιγραφικές μεταβλητές ; Ποσοτικά μοντέλα σχέσης δομής-δράσης

Abstract

Οι φαινολικές ενώσεις, οι οποίες βρίσκονται σε αφθονία σε φυτικής προέλευσης τρόφιμα, έχουν προκαλέσει το ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας δεδομένης της αποδεδειγμένης αντιοξειδωτικής τους ικανότητας και της δράσης τους για την καταπολέμηση/πρόληψη χρόνιων ασθενειών που προκύπτουν από το οξειδωτικό στρες και την παραγωγή ελεύθερων ριζών. Λαμβάνοντας υπόψη το σημαντικό ρόλο των φαινολικών ενώσεων, στην παρούσα πτυχιακή εργασία πραγματοποιήθηκε εκτενής βιβλιογραφική ανασκόπηση στοχεύοντας στη μελέτη των φαινολικών ενώσεων καθώς και στην περιγραφή των μηχανισμών αντιοξειδωτικής τους δράσης. Παράλληλα, δημιουργήθηκαν Ποσοτικά Μοντέλα Σχέσης Δομής-Δράσης (QSAR) συνδυάζοντας κατάλληλες in vitro και in silico μεθόδους. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιήθηκαν φαινολικές ενώσεις φυσικής προέλευσης από τη βιβλιογραφία, για τις οποίες πραγματοποιήθηκε πρόβλεψη των φυσικοχημικών περιγραφικών παραμέτρων (descriptors) τους μέσω εφαρμογής αξιόπιστων υπολογιστικών εργαλείων. Στη συνέχεια, πραγματοποιήθηκε συσχετισμός τους με τις τιμές της μέσης ανασταλτικής συγκέντρωσης (IC50), ο οποίος αντικατοπτρίζει την αντιοξειδωτική δράση, με απώτερο σκοπό την ανάδειξη των παραμέτρων που συνεισφέρουν στη δράση. Τα μοντέλα αναλύθηκαν στατιστικά ως προς την αξιοπιστία τους και την ικανότητα πρόβλεψης τους και στη συνέχεια για το βέλτιστο μοντέλο πραγματοποιήθηκε ενδεικτική σύγκριση μεταξύ φαινολικών ενώσεων που ανήκουν στην ίδια κατηγορία ως προς τις φυσικοχημικές περιγραφικές παραμέτρους (descriptors). Από τα αποτελέσματα συμπεραίνεται ότι ακόμα και ενώσεις που ανήκουν στην ίδια κατηγορία δύναται να διαφέρουν ως προς την αντιοξειδωτική δράση τους καθώς και τις φυσικοχημικές τους ιδιότητες. Επίσης, η φυσική σημασία των φυσικοχημικών περιγραφικών παραμέτρων δύναται να αντικατοπτριστεί και στις διαφορές των μοριακών δομών των φαινολικών ενώσεων.

Abstract

Nowadays, the interest of the scientific community is focused on phenolic compounds, which are found in abundance in plant-based foods, given their proven antioxidant capacity in the prevention and management of chronic diseases resulting from oxidative stress and free radicals production. Considering the important role of phenolic compounds, in the present study a literature review was carried out aiming at the analysis of phenolic compounds as well as at the description of the applied methods for antioxidant activity evaluation. In parallel, Quantitative Structure-Activity Relationship Models (QSAR) were created combining in vitro and in silico methods. For the present purpose, phenolic compounds of natural origin were used from the literature and their physicochemical descriptors were predicted through the application of reliable computational tools. In continuation, the IC50 values of the examined compounds, which determine their antioxidant activity, were correlated with predictive descriptors values, highlighting the descriptors that contribute to antioxidant activity. The created QSAR models were statistically analysed for their reliability and predictability and for the optimal model comparisons were performed between physicochemical descriptors of phenolic compounds bearing similar chemical groups, indicatively. The results indicate that phenolic compounds bearing similar scaffolds may present differences in their antioxidant activity and to their physicochemical profile.