Selection and similarity analysis of quartz spesific dodecapeptides by phage display selection protocol
Faj gösterim seçim tekniği ile kuartza bağlanan dodekapeptitlerin seçilmesi ve benzerlik analizi
- Tez No: 166358
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CANDAN TAMERLER, PROF. DR. MEHMET SARIKAYA
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 85
Özet
FAJ GÖSTERİM SEÇİM TEKNİĞİ İLE QUARTZA BAĞLANAN DODEKAPEPTİTLERİN SEÇİLMESİ VE BENZERLİK ANALİZİ ÖZET Doğada birçok organizmanın sert dokularında, polipeptit ve proteinlerin inorganik materyallere bağlanması ile organik-inorganik hibrid sistemleri oluşturulur. İnorganiklere bağlanan bu proteinler, canlı organizma içerisinde düzenli mikro ve nano-yapılarm oluşturulmasında oldukça etkilidirler. Oluşturulan bu yapılarla organizma, koruyucu tabakalar kurma, destek dokuları oluşturma, yük ve iyon transferi sağlama, bazı optik ve mekanik özellikler geliştirme gibi kendisi için son derece yararlı fonksiyonlar elde eder. Benzer fonksiyonlar, arzu ettiğimiz herhangi bir inorganik materyal kullanılarak nano ve biyoteknolojide kullanılmak üzere elde edilebilir. Faj gösterim seçim tekniği, inorganiklere bağlanan polipeptitlerin seçilmesi için kullanılan kombinatoryal biyoloji tabanlı bir moleküler kütüphane yöntemidir. Seçilen genetik olarak değiştirilmiş polipeptitler (GEPI), nano ve biyonanoteknoloji uygulamalarında materyallerin sentezîenmesi amacıyla biyomoleküler bağlayıcı olarak kullanılabilirler. Quartza bağlanan 12 amino asitlik polipeptitlerin PhD- 12 faj gösterim kütüphanesinden seçilmesi için, (100) oryantasyonlu basit kristal yapıdaki quartz (SİO2) inorganik materyal olarak kullanıldı. Dünya yüzeyinde ençok bulunan minerallerden biri olarak siiika, geniş endüstriyel kullanım alanlarından dolayı çok değerli bir materyaldir. Resin, moleküler elek ve katalizör gibi siiika kaynaklı birçok yararlı materyalin kimyasal yolla üretilmesi yüksek sıcaklık, basmç ve pH gibi aşırı ortamlar gerektirir. Bütün bu sınırlamalar, uygun çevresel ortamlarda kullanılan faj gösterim seçim tekniği ile aşılabilir. Literatürde daha önceden faj gösterim seçim tekniği ile seçilmiş silikaya bağlanan proteinlerin bulunması ve aynı zamanda silicatein ve silaffin diye adlandırılan doğal olarak bazı organizmaların yapısında bulunan silikaya bağlanan proteinlerin varlığı, belli bir kristal yüzeyinde quartz kullanılarak seçilecek peptitlerin biyofabrikasyon çalışmalarına uyarlanmasına yol gösterecektir. Herbir roundtan 10 tane olmak üzere, toplamda 50 tane peptit dizisi, 5 round sonunda seçildi. Burada biz, faj gösterim seçim tekniği ile seçilen peptitlerin detaylı analizlerinin gerekliliğini gösteriyoruz. îlk iş olarak seçilen bütün peptid dizileri, dizi ve amino asit bazında analiz edilerek herhangi bir bağlanma bölgesini oluşturmaya yönelik bir eğilim olup olmadığına ya da tümden bir diziye doğru yönelim olup olmadığına bakıldı. Yapılan analizler sonucu, hidrofobik amino asitlere sahip peptitlerin döngü sayısı arttıkça daha fazla seçildiği gözlendi. Bir sonraki adım olarak, herbir dizinin quartza bağlanma dereceleri, Leica-florasan mikroskop kullanılarak yapılan bağlanma deneyleri ile test edildi. Deneyler sonunda bütün diziler, iyi, orta ve zayıf bağlananlar olmak üzere 3 ana gruba ayrıldılar. Florasan mikroskobu ile alman görüntülerden yola çıkılarak bağlanma yüzdelerinin XVIhesaplanması ve bu yüzdelere göre dizilerin gruplara ayrılması, yan kantitatif olmasına rahmen, bu yöntem en kolay deneysel teknik olarak karşımıza çıkıyor. Yapılan gruplamanın doğrulanması için, BLOSUM 62 ve PAM 250 matrisleri kullanılarak elde edilen dinamik programlama teknikleri kullanıldı ve diziler arasında benzerlik puanlan hesaplandı. Sonuç olarak iyi bağlananlar arasındaki benzerlik skorlannm, zayıf bağlananlar arasındaki benzerlik puanlanna göre daha yüksek olduğu ortaya çıktı. Bu da, yapılan gruplamanın doğruluğunu ve iyi bağlananlann birbirleri ile daha benzer diziler olduğunu gösterdi. Paladyum kullanılarak yapılan bağlanma deneyleri ile herbir dizinin seçildikleri malzemeye özgünlüğü test edildi. Quartza bağlanan dizilerden sadece çok az bir kısmı aym zamanda paladyuma da bağlanma göstererek, seçilen dizilerin büyük çoğunluğunun yüksek seçiciliğe sahip olduğu gösterildi. Kullanılan inorganic materyalin yüzey oryantasyonunun etkisini anlamak için, (001) oryantasyonlu yüzeye sahip quartz kullanılarak yeni peptit dizileri seçildi ve seçilen diziler (100) oryantasyonlu kuartz için seçilen dizilerle karşılaştınldı. Son olarak, seçilen diziler arasında eniyi bağlanan dizi olarak ortaya çıkan DS202 dizisi, ticari olarak ürettirildi ve silika oluşturma deneylerinde kullanıldı. Silisik asit çözeltisine katılan peptit, nano boyutlu kristal silika oluşmasını sağlarken, peptitin eklenmediği tüpte hiçbir silika oluşumu gözlenmedi. xvıı
Özet (Çeviri)
SELECTION AND SIMILARITY ANALYSIS OF QUARTZ SPECIFIC DODECAPEPTIDES BY PHAGE DISPLAY SELECTION PROTOCOL SUMMARY In nature, many organisms form organic-inorganic hybrid systems in their hard tissues by binding inorganic materials with polypeptides/proteins. These inorganic- binding proteins are highly effective in formation of highly ordered micro and nano- structures in vivo to have excellent functions such as forming protective layers, supportive tissues, transferring charge and ion, developing some optical and mechanical properties. Same kind of excellent functions by using any inorganic material we desire can be obtained for applications in nano- and biotechnology. Phage Display as a combinatorial biology based molecular library method is one of the approaches for the selection of inorganic-binding polypeptides. The selected genetically engineered polypeptides for inorganics (GEPIs) offer a novel way of using biomolecular linkers in the synthesis and assembly of materials for use in nano- and bionanotechnology. Here, (100) oriented single crystal quartz (SİO2) was used as substrate for the selection of quartz-specific 12-aminoacid polypeptides from PhD- 12 phage display library. As the second most abundant mineral of the earth's crust, silica is a highly valued element due to the wide range of industrially produced materials. Chemical synthesis of many useful silica-based materials like resins, molecular sieves, and catalysts requires extreme conditions of temperature, pressure and pH. All these limitations can be overcome by using phage display selected polypeptides at ambient conditions. The availability of phage display selected silica-binding proteins from the literature and also presence of the natural silica binding proteins called silicateins and silaffins, the newly selected quartz binding sequences was considered to provide a basis for biofabrication applications via molecular biomimetics approach. 5 biopanning rounds were carried out to obtain totally 50 sequences, 10 sequences from each round. Here, we show the necessity of detailed analysis of all sequences that were selected through the phage display rounds. Before doing binding experiments, first, all the sequences were analyzed on sequence and amino acid base to search for any trend along the sequences or any convergence to specific sequence or an amino acid group. As the first result, we show the sequences with hydrophobic amino acids were being selected through the rounds. As the next step, Leica-fluorescence microscopy was used to test the binding affinities of each sequence and grouping the sequences mainly as good, moderate or weak binders. Although the measurement of the binding coverage of the sequences under the fluorescence microscopy was semi-quantitative, it seems to be the first and easiest experimental step to characterize the binding affinities of the clones. To verify the grouping of the sequences as strong, moderate and weak binders, the similarity score analysis was made by using a dynamic programmic method using BLOSUM 62 and PAM 250 scoring matrices. The results indicate that the self- xivsimilarity scores of peptides for inorganics is relatively higher among the strong binders while it is very low between the weak binders verifying the distribution of the sequences into three groups; strong, moderate and weak binders. Cross specificity experiments were carried out to test the specificities of each clone by using palladium. The results showed that only very few of the binders had some degree of affinity for Palladium indicating that the most of the sequences selected have high specificity for the quartz surface. To understand the effect of surface orientation, (001) oriented single crystal quartz pieces were used for another phage display experiment. The selected sequences were compared with the sequences for (100) oriented quartz. The best binder (DS202) for (100) oriented quartz was synthesized commercially and used for silica formation experiments. The results showed that in the presence of quartz binder, silica nanospheres were formed in silicic acid solution while in the absence of peptide there was no formation of silica. xv
Benzer Tezler
- UV Işınlarıın koliform bakteri üzerindeki inaktivasyon ve fotoreaktivasyon etkisi
Başlık çevirisi yok
S.NİHAL ERENLER
- Hematit/limonit içeren bir demir cevherinin zenginleştirme olanaklarının incelenmesi
Investigation of beneficiation possibilities of an iron ore containing hematite/limonite
BERK BUDAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Maden Mühendisliği ve MadencilikHacettepe ÜniversitesiMaden Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ÖZGÜR ÖZCAN
- Piezoelektrik tutucunun dizayn ve analizi
The design and analysis of piezoelectric gripper
SEMİH SEZER
Yüksek Lisans
Türkçe
1998
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. HİKMET KOCABAŞ
- Gökçesu Beldesi (Bolu/Mengen) kuzeyi Bolu Çayı hattı jeokimyasal prospeksiyonu ve olası ekonomik potansiyellerin ortaya konulması
North of the Gokcesu (Bolu/Mengen) along the Bolu River geochemical prospecting and investigating possible economic potentials
OZAN AKÇA
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Jeoloji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiJeoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA KUMRAL