Rekombinant moleküllerle insan hemoglobinlerinin tanımlanması üzerine çalışmalar

Abstract

Biyosensörler; genel anlamda, algılayıcı ve sinyal dönüştürücü olmak üzere iki farklı bileşenden oluşmaktadır. Display yöntemleri ile elde edilen Peptid ve protein algılayıcılar çeşitli biyosensör uygulamalarında, molekülsel algılayıcı bileşen olarak kullanılmaktadır. Bu molekülsel algılayıcıların hedeflerine olan ilginlikleri molekülsel konformasyon uyumuna dayanmaktadır. Anormal hemoglobine yol açan globin gen yapısındaki değişiklikler proteinin yapı ve işlevine yansımaktadır. Elektroforetik ve kromatografik yöntemlerle anormal hemoglobinlerin davranış değişikliği, DNA dizi analizi ile değişikliğe neden olan gensel özellik saptanıp anormal hemoglobin kimliklendirilmesi popülasyon ve premarital taramalarda zaman almaktadır. Protein hedeflerin algılanmasında Peptid yapısındaki molekülsel algılayıcıların geliştirilmesi gelişen bir çalışma alanıdır. Bir seçim tekniği olan phage display, antikorlar, enzimler ve hücre yüzey reseptörleri gibi birçok molekülü konformasyonel etkileşim ile tanıyabilecek Peptid ligandlarının ekspresyonu esasına dayanmaktadır. Hedef moleküle yüksek ilginlik gösteren Peptidler bu yöntemle tanımlanmaktadır. Hemoglobin modelinde elde edilebilecek algılayıcı rekombinant moleküllerin (Peptid ve scFv formatında), hedef molekülün özgün olarak tanınması, epitop haritalanması, protein-protein ilişkilerinin tanımlanması ile molekülsel tanıda kullanılması mümkün olacaktır. Tez çalışmasında; 12-mer lineer ve 7-mer siklik yapay peptid kütüphaneleri kullanılarak HbA2 ve HbS molekülünü algılayan peptidler elde edilmiş ve peptid hedef molekül etkileşimleri irdelenmiştir. Çalışmalarda elde edilen verilere göre peptid içeriklerindeki hidrofobisiteye bağlı biçimde değişikliklerin ve hedef molekülün sürekli biçimde sabit konformasyonda tutulmasının gerekliliği saptanmıştır. Bu şekilde geliştirilecek yeni peptidlerin hedeflerini daha iyi algılayabilme özelliklerinin incelenebileceği öngörülmektedir. Bu bağlamdaki çalışmalarda AFM, SPR gibi yaklaşımların kullanılması, Peptid hedef molekül arasındaki bağlanma kinetikleri, bağlanma ve ayrılmada rol oynayan gerilme kuvvetleri gibi biyofiziksel özellikler ile desteklenmesi önem taşımaktadır. Bu şekilde geliştirilmiş ve biyofiziksel özellikleri iyi tanımlanmış peptidlerin molekülsel algılamaya ve benzeri nanoteknolojik çalışmalara değerli katkılar sağlayabileceği öngörülmektedir.

Biosensors have two different components identified as molecular recognition and signal transduction elements. Peptide and protein molecules developed by display techniques are being used as molecular recognition components. Affinities of such selected molecules depend on conformational interactions with their targets. Globin chain differences at genetic level affect the structure and function of the hemoglobin molecules. Abnormal hemoglobins present different electrophoretic and chromatographic behaviors. These genetic differences can be identified with DNA sequencing methods. These molecular methods pose some difficulties in the molecular diagnosis of abnormal hemoglobins also with cost ineffective problems in premarital and prenatal diagnostic approaches. Peptide based molecular recognition is a developing area in biomedical research. Display techniques including phage and peptide libraries depend on the selection of recognizing molecules for their targets. This selection process can be used for the targets as antibodies, enzymes and cell surface receptors. Specific recognizing molecules as peptides can be used in epitope mapping, protein-protein interactions and molecular diagnosis in the model of abnormal hemoglobins. In this thesis study, HbS and HbA2 molecules were used as protein targets. Peptides recognizing these hemoglobins were selected from 12-mer lineer and 7-mer cyclic peptide libraries and their interactions were investigated. According to the obtained results, hydrophobicity of the peptide molecules and fixed conformation of the target molecules were determined as major problems. Depending on our results, AFM and SPR approaches should be used for future studies to be able to understand biophysical characteristics as peptide-target binding kinetics, stretching forces in details. Such peptide molecules could be used in molecular recognition research and nano-technological approaches.