Detection of small organic molecules with three-dimensional biomolecule-based biosensors using bioinformatics applications
Biyoenformatik uygulamalar kullanılarak üç boyutlu biyomoleküller temelli biyosensörler ile küçük organik moleküllerin tespit edilmesi
- Tez No: 818751
- Danışmanlar: DOÇ. DR. TUĞBA TAŞKIN TOK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Aptamer, Bağlanma enerjisi, moleküler kenetlenme, Endokrin bozucu kimyasallar, Moleküler dinamik simülasyon, Aptamer, Binding energy, Endocrine disruptive chemicals, molecular docking, molecular dynamic simulation
- Yıl: 2023
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Gaziantep Üniversitesi
- Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoenformatik ve Bilişimsel Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyoenformatik ve Bilişimsel Biyoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 286
Özet
Endokrin bozucu kimyasallar (EDC'ler), vücut tarafından alındığında hormonların normal işleyişini taklit eden veya engelleyen sentetik veya doğal kimyasallardır. Bu maddelerin ortaya çıkması, kirlenmiş suyun içilmesi, kirlenmiş havanın solunması, gıdaların yutulması veya kirlenmiş toprakla temas sonucu gerçekleşir.Bu nedenle, çevresel örneklerde EDC'lerin hızlı ve yerinde tespitini araştırmak için biyosensörler geliştirilmiştir. Bu biyosensörlerin üretimi için biyolojik tanıma elemanları olan aptamerler kullanılmaktadır..aptamerler, gelişmiş stabilite, yeniden kullanılabilirlik, yapay sentez ve uzun süreli koruma gibi doğal avantajları nedeniyle çok sayıda biyomoleküle göre üstünlük sergileyerek çeşitli uygulamalar için umut verici bir alternatif olarak ortaya çıkmıştır..Bu özellikleri sayesinde aptamer biyosensörler küçük moleküllerin tespitinde önemli rol oynamaktadır. Aptamerlerin yapısının karmaşıklığı nedeniyle, geleneksel yollarla aydınlatılmaları çok zordur. Bu durum aptamer yapılarının farklı model ve yöntemler kullanılarak üç boyutlu yapılarının geliştirilmesine yol açmıştır. Bu çalışma, başlangıçta literatürde su örneklerinde tespit edilen endokrin bozucu kimyasallardan olan BPA ya özgü biyosensör özelliği gösteren aptamer dizilimi seçilerek,başlangıçta bu dizilim için gerekli olan SS-DNA nın 3D yapılarını tahmin etmek için bir yaklaşım sağlamayı amaçlamıştır. Biyoinformatik yöntemlerden moleküler kenetlenme ve moleküler dinamik simülasyonu ve bağlanma enerjileri uygulanarak, modellediğimiz aptamerler ile endokrin bozucu kimyasallar arasındaki moleküller arası mekanizmaların ve bağlanma afinitesinin ortaya çıkarılarak, literatürdeki deneysel sonuçla iyi bir korelasyon verip vermediği karşılaştırarak hangi modelleme programının ve hangi kuvvet alanının daha güvenilir olduğu tartışılacaktır. Bu hesaplama stratejilerini kullanarak yaptığımız çalışmanın sonuçları, aptamer tabanlı biyosensörler için gerekli olan moleküller arası mekanizmaları ve afiniteyi ortaya çıkarmak ve aptamer tabanlı biyosensörler için daha kısa sürede ve daha düşük maliyetle yeni bir aptamer geliştirmek için yararlı bilgiler sağlayacaktır.
Özet (Çeviri)
Endocrine-disrupting chemicals (EDCs) are an array of compounds, either synthetic or naturally occurring, that have the ability to mimic or interfere with the normal hormonal activity within the body upon exposure. The genesis of these substances is attributed to the consumption of polluted water, inhalation of polluted air, consumption of contaminated food, or exposure to polluted soil. As a result, biosensors have been constructed for the purpose of rapid and targeted detection of endocrine-disrupting compounds (EDCs) in environmental samples. Biosensors employ aptamers, which are biological recognition elements, in their production. Aptamers have emerged as a promising substitute for various applications, exhibiting superiority over numerous biomolecules due to their inherent advantages such as enhanced stability, reusability, artificial synthesis, and prolonged preservation. Aptamer biosensors serve a crucial role in the detection of small molecules due to these characteristics. Due to the intricacy of aptamer structure, their elucidation by conventional methods is extremely challenging. This circumstance has led to the development of three-dimensional aptamer structures based on various models and techniques. This study aims to provide an approach to predicting the 3D structures of the SS-DNA required for this sequence by initially selecting an aptamer sequence showing biosensor properties specific to BPA, one of the endocrine-disrupting chemicals detected in water samples in the literature. The present study aims to elucidate the intermolecular mechanisms and binding affinity between aptamers and endocrine-disrupting chemicals through the utilization of bioinformatics techniques such as molecular docking, molecular dynamics simulation, and binding energies. Furthermore, a comparative analysis of the reliability of different modeling programs and force fields will be conducted by assessing their correlation with experimental results reported in the literature. The results of our study using these computational strategies will provide useful information to reveal the intermolecular mechanisms and affinity required for aptamer-based biosensors and to develop a new aptamer for aptamer-based biosensors in a shorter time and at a lower cost.
Benzer Tezler
- Konjuge 7,8 dioksa[6]helisenlerin sentezi ve floresans özellikleri
The synthesis of 7,8 dioxa[6]helicenes and florescence properties
BURCU YEĞİNER
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
PROF. DR. EMİNE NACİYE TALINLI
- Selection and validation of aptamers against osteosarcoma by cell-selex method
Osteosarkoma karşı aptamerlerin hücre-selex yöntemi ile seçimi ve sınanması
KHALIUNSARNAI TSOGTBAATAR
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Moleküler TıpHacettepe ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EDA ÇELİK AKDUR
DOÇ. DR. LIGIA RODRIGUES
- PD-L1 proteinine yönelik görüntüleme ajanı geliştirilmesi ve sentezi
Development and synthesis of moleculer imaging agent for protein PD-L1
CEYDA KÖSE
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ALPTÜRK
DR. ÖZGÜR YILMAZ
- Işıkla tetiklenen ters elektron gereksinimli Diels-Alder reaksiyonu ile tek zincir polimer nanoparçacıkların hazırlanması
Fabrication of single-chain polymer nanoparticles by light-induced electron demand Diels-Alder reaction
ADALET NUR ALTUNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUHAMMET ÜBEYDULLAH KAHVECİ
- Alkylthio-and alkynylthio-substituted phthalocyanines
Alkiltiyo- ve alkiniltiyo-sübstitüe ftalosiyaninler
SAİDA KAİPOVA
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HATİCE DİNÇER