Structure activity relationship for antifungal activity of chalcone derivatives

Abstract

Mantar enfeksiyonları patojenik mantar hücrelerinin veya mantarların neden olduğu enfeksiyonlardır. Bu enfeksiyonlar ciddi vakalarda hayatı tehdit edici olabilir. Bu nedenle yeni etki mekanizmalarına sahip yeni antifungal ajanların geliştirilmesi ihtiyacı ortaya çıkmıştır. Ayrıca mevcut antifungal ilaç ve ajanların sıklıkla kullanılması mantar hücrelerine bunlara karşı direnç kazandırmıştır. Kalkonlar bitkilerde doğal olarak bulunan fenolik organik maddelerdir. Bu maddeler iyi antikanser, antibakteriyel, antiinflamatuar özelliklere sahip olmaları nedeniyle ilaç endüstrisinde kullanılmak üzere meyve ve sebzelerden ekstrakte edilebilir. Kalkonlar, flavanonların biyosentezine katılarak onlara kalkonlara benzer biyolojik özellikler kazandırır. Literatürde farklı kimyasal yapıya sahip kalkon türevleri ile mantar hücresi canlılığı arasındaki bağlantıya ilişkin çalışmalar oldukça azdır. Bu nedenle, bu çalışmada, Saccharomyces cerevisiae maya hücrelerinde bulunan kalkonlar ve türevleri arasındaki ilişkiyi aydınlatmayı amaçladık. Çeşitli kalkon türevlerinin S. cerevisiae'ye karşı antifungal aktivitesini belirledik ve bu maddelerin maya hücreleri üzerindeki etkisini hücre dışı iletkenlik ölçümü, UV ve FTIR spektrum ölçümleri yoluyla araştırdık. Mevcut antifungal ajanların çoğu, mantar hücresinin hücresel zarını hedef alır. Hücre zarı, hücreye giren ve çıkan maddeleri kontrol eden dış bariyer görevi görür. Hücre zarı bu tür ajanlar tarafından bozulduğunda hücre canlılığını kaybeder. Benzer şekilde bu çalışmamız da kalkonların hücre zarı bütünlüğünü bozduğunu ve iyonların hücre dışına sızmasına neden olduğunu, ayrıca metabolik bozulmalara neden olduğunu göstermiştir. Çalışmamız antifungal ajanlarla ilgili güncel bilgilerin geliştirilmesine katkı sağlayacak, ve yeni antifungal ajanların keşfedilmesine ve geliştirilmesine yardımcı olacaktır.

Fungal infections are infections caused by pathogenic fungal cells or fungi. These infections may be life-threatening in severe cases. For this reason, the need to develop new antifungal agents with new mechanisms of actions has raised. In addition, the frequent use of the existing antifungal drugs and agents, has given the fungal cells resistance against them. Chalcones are phenolic organic substances that exist naturally in plants. These substances can be extracted from fruits and vegetables to be used in pharmaceutical drugs industry as they have properties such as having good anticancer, antibacterial, anti-inflammatory features. Chalcones participate in the biosynthesis of flavanones, which give them biological properties similar to the chalcones. The studies on the link between chalcone derivatives with different chemical structures and the fungal cell viability are very few. Thus, in this study, we aim to clarify the relationship between chalcones and its derivates on yeast cells Saccharomyces cerevisiae. We have determined the antifungal activity of various chalcone derivatives against S. cerevisiae investigated the exact effect of these substances on yeast cells via extracellular conductivity measurement, UV and FTIR spectra measurements. Most of the existing antifungal agents target the cellular membrane of the fungal cell. Cell membrane acts as the external barrier that controls substances entering or leaving the cell. When cell membrane is disrupted by such agents the cell loses its viability. Our results also showed that chalcones disrupt cell membrane integrity, cause leakage of ions out from the cell and cause metabolic distortions. Our study will take part in the development of the current knowledge regarding antifungal agents, and it will help in the discovery and of new and novel antifungal agents.