Geri Dön

Towards heterogeneous biocatalysis of glutathione production by selective conjugation of enzymes

Glutatyon enzimlerinin seçici konjugasyonu ile heterojen biyokatalize dair çalışmalar

PDF İndir

  1. Tez No: 703486
  2. Yazar: YAĞMUR ERSOY
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ CEM ALBAYRAK
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyokimya, Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Biochemistry, Bioengineering, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2021
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 186

Özet

Biyolojik prosesler kullanılarak birçok katma değerli özel kimyasal üretilmektedir. Bu prosesler verimli, güvenli ve çevre dostu olmakla birlikte; pH ve sıcaklık gibi çevresel parametrelerdeki değişikliklere karşı kırılgan ve hassastırlar. Enzim immobilizasyonu, proteinleri stabilize ederek ve uygun geri dönüşümlerine izin vererek bu endişeleri hafifletebilir. Bununla birlikte, geleneksel yöntemlerle immobilizasyon, birleştirme kimyası üzerinde kontrol eksikliği nedeniyle enzim inaktivasyonu riskini taşır. Hassas konjugasyon ile katalitik biyomalzemelerin/partiküllerin oluşturulması bahsedilen sorunları çözebilir. Bu projede, böyle bir kavram kanıtı katalitik biyomateryal konusunda önemli ilerleme kaydedilmiştir. Konsept, benzersiz reaktif doğal olmayan amino asitler (nnAA'lar) içeren biyosentetik enzimlerin bağlanacağı PEG tabanlı bir yapı iskelesini içerir. Bu amaçla, yüksek değerli antioksidan olan glutatyonun (GSH) biyosentezini katalize eden glutamat-sistein ligaz (GCL) ve glutatyon sentetaz (GS) enzimleri kullanılmıştır. GCL ve GS enzimleri, hücresiz protein sentezi (CFPS) ile üretildi ve Click-uyumlu nnAA para-propargiloksi-fenilalanin (pPaF)'nin bölgeye özgü dahil edilmesiyle modifiye edildi. Modifiye edilmiş protein verimlerini iyileştirmek için CFPS ile ilgili çeşitli parametreler ve şaperonlar gibi eksojen proteinlerin eklenmesi üzerinde çalışıldı. Modifiye edilmiş enzimlerin aktiviteleri, doğal muadillerine kıyasla aktivitelerinin %80'ini korudu. Son olarak, Click kimyası yoluyla PEG eşleşmesini incelemek için modifiye yeşil flüoresan proteini (GFP) kullanıldı. Tezin ikinci bölümünde, Covid-19 ile ilişkili sitokin fırtınasının tedavisinde kullanılmak üzere biyolojik anti-inflamatuar ilaç anakinranın üretimi incelenmiştir. Anakinra, Behçet hastalığı ve ailesel Akdeniz ateşi (AAA) gibi çeşitli iltihaplı hastalıkların tedavisinde kullanılan lisanslı bir biyolojik ilaçtır. İnsan interlökin 1 reseptör antagonisti (IL-1Ra) proteininin bakteri kültürlerinde rekombinant üretimi ile elde edilir. Çalışmanın bir bölümünde anakinra'nın Escherichia coli'de farklı promotörler (T7, tac ve cspA) altında ekspresyonu test edildi. Üretim ve saflaştırmadan sonra, saf ve bozulmamış proteinin, ticari olarak mevcut ilaç ile karşılaştırılabilir düzeyde biyolojik afinite, aktivite, saflık ve güvenliğe sahip olduğu gösterildi. Anakinra üretiminin büyük ölçekli üretime aktarılması için en uygun proses koşulları belirlendi.

Özet (Çeviri)

Many value-added specialty chemicals are produced using biological processes. While these processes are efficient, safe and environmentally friendly; they are fragile and sensitive to changes in environmental parameters such as pH and temperature. Enzyme immobilization may alleviate these concerns by stabilizing the proteins and allow for their convenient recycling. However, immobilization by conventional methods risks enzyme inactivation due to lack of control over the coupling chemistry. Creation of catalytic biomaterials / particles by precise conjugation may solve the mentioned issues. In this project, significant progress was made toward such a proof-of-concept catalytic biomaterial. The concept comprises a PEG-based scaffold, to which biosynthetic enzymes would be coupled that contain uniquely reactive non-natural amino acids (nnAAs). For this purpose, glutamate-cysteine ligase (GCL) and glutathione synthetase (GS) enzymes were used, which catalyze the biosynthesis of the high-value antioxidant glutathione (GSH). GCL and GS enzymes were produced by cell-free protein synthesis (CFPS), and modified by site-specific incorporation of the Click-compatible nnAA para-propargyloxy-phenylalanine (pPaF). Various parameters related to CFPS and the addition of exogenous proteins such as chaperones were studied to improve modified protein yields. The activities of the modified enzymes compared to those of their wild-type counterparts, and the modified enzymes retained 80% of their activity. Finally, modified green fluorescent protein (GFP) was used to study PEG coupling via Click chemistry. In the second part of the thesis, production of the biological anti-inflammatory drug anakinra was studied towards use in treating Covid-19-related cytokine storm. Anakinra is a licensed biological drug used in the treatment of various inflammatory diseases such as Behçet's disease and familial Mediterranean fever (FMF). It is obtained by recombinant production of human interleukin 1 receptor antagonist (IL-1Ra) protein in bacterial cultures. In a part of the study, expression of anakinra under different promoters (T7, tac and cspA) in Escherichia coli was tested. After production and purification, the pure and intact protein was shown to have comparable biological affinity, activity, purity and safety as the commercially available drug. Optimal process conditions were identified for anakinra production to be transferred to large-scale manufacturing.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    528959

    Multi-objective optimization at a crude novel lipase catalyzed fame production: Kriging as an alternative to RSM

    Saflaştırılmamış yeni bir lipaz ile katalizlenen fame üretiminin çok hedefli optimizasyonu: RSM'e alternatif olarak Kriging

    CEYDA KULA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    BiyomühendislikMarmara Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NİHAT ALPAGU SAYAR

  2. Tez No

    442213

    Dynamic formation control with heterogeneous mobile robots

    Heterojen robotlarla dinamik formasyon kontrolü

    KADİR ÇİMENCİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYDAN MÜŞERREF ERKMEN

  3. Tez No

    401072

    Ecological drivers of community assembly across taxonomic groups and trophic levels

    Başlık çevirisi yok

    KORHAN ÖZKAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2013

    Çevre MühendisliğiAarhus Universitet

    PROF. ERIK JEPPESEN

    PROF. JENS CHRISTIAN SVENNING

  4. Tez No

    665669

    Converging towards FPGA specific design decisions made on a list scheduling algorithm for effective execution

    Başlık çevirisi yok

    ILKIN ALIYEV

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiÖzyeğin Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. HASAN FATİH UĞURDAĞ

    DOÇ. DR. ALİ AKOĞLU

  5. Tez No

    881350

    Multi-objective task scheduling in heterogeneous fog environments

    Heterojen sis ortamlarında çok amaçlı görev zamanlaması

    LOKMAN ALTIN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolBoğaziçi Üniversitesi

    Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SADIK FİKRET GÜRGEN

    PROF. DR. HALUK RAHMİ TOPCUOĞLU

Geri Dön