The structural diversity of ginsenosides affects their cholinesterase inhibitory potential

Ginsenositlerin yapısal farklılıkları kolinesterazbaskılama yetilerini etkiler

Abstract

Background/Objective: Ginsenosides, the major active components of the ginseng, are known to have various effects on nervous systems. The present study aimed to clarify the inhibition potentials of ginsenosides Rb1, Rc, Re and Rg1 on acetylcholinesterase (AChE) and butrylcholinesterase (BChE) activities, and to evaluate the underlying mechanisms of inhibitions provided by protein-ligand interactions considering their probable candidates of prodrug. Materials and methods: The inhibitory mechanisms of ginsenosides related with their structural diversity were analyzed kinetically and protein-ligand interactions for both enzymes were evaluated with most potent ginsenosides, by molecular docking studies. Results: Ginsenosides Re and Rg1, with sugar moieties attached to the C-6 and C-20 positions of core structure were found to possess the most powerful inhibitory effect on AChE and BChE activities. Molecular docking studies have been confirmed by kinetic studies. Ginsenosides having a direct interaction with amino acid residues belonging to the catalytic triad revealed the most powerful inhibition with lowest enzyme-inhibitor dissociation constant (Ki) values. Conclusions: Ginsenosides Re and Rg1, either alone or in a specific combination, may provide beneficial effects on neurodegenerative pathologies in therapeutic terms.

Özet

Genel Bilgiler/Amaç: Ginsenositler, ginsengin temel aktif bileşenleri olup, ginsenositlerin sinir sistemi üzerinde çeşitli etkileri olduğu bilinmektedir. Çalışmada, ginsenosit Rb1, Rc, Re ve Rg1’in asetilkolinesteraz (AChE) ve bütirilkolinesteraz (BChE) aktiviteleri üzerindeki inhibitör etkilerininin belirlenmesi ve bu inhibisyonlara neden olan mekanizmaların protein-ligand etkileşimleri de göz önüne alınarak açıklanması amaçlanmıştır. Gereç ve Yöntemler: Ginsenositlerin inhibe edici etkileri kinetik çalışmalarla belirlenmiş ve en etkin inhibitör özelliğe sahip olanların detaylı mekanizmaları protein-ligand etkileşimlerini incelenmesi ile doğrulanmıştır. Bulgular: Ginsenositlerden C6 ve C20 pozisyonlarında şeker kalıntıları içeren Re ve Rg1’in AChE ve BChE aktiviteleri üzerinde en etkin inhibitör olduğu belirlenmiştir. Moleküler modelleme sonuçları kinetik analizlerle doğrulanmıştır. Katalitik triadda bulunan amino asitlerle doğrudan etkileşimi olan ginsenositlerin en düşük Ki (Enziminhibitör dissosiyasyon sabiti) değerlerine ve en yüksek inhibitör etkiye sahip olduğu belirlenmiştir. Sonuç: Ginsenosit Re ve Rg1’in nörodejeneratif patolojilerde yalnız ya da birlikte terapötik amaçlı kullanımının yararlı olabileceği düşünülmektedir.