Üreaz enziminin çeşitli polimerlerle modifikasyonu
Urease modification of various polymers
Yazar: AZRA DESTANOĞLU
Danışman: DOÇ. DR. MELDA ALTIKATOĞLU YAPAÖZ
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Enzimler tıpta, biyoteknolojinin ve endüstrinin çeşitli alanlarında yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu uygulama alanlarında, enzimlerin sıcaklığa, pH'ya ve diğer çevre koşullarına karşı dirençli olması istenmektedir. Bu nedenle, enzim moleküllerinin özelliklerini değiştirmeye yönelik genetik ve kimyasal modifikasyonlar ile ilgili araştırmalar önem kazanmıştır. Enzimler suda çözünür polimerler veya bazı kimyasal maddeler kullanılarak modifiye edilebilmektedir. Bu şekilde üretilen, optimum sıcaklığı ile pH aralığı farklı ve ortamda bulunan kimyasal maddelere dirençli modifiye enzimler çeşitli uygulamalarda yararlı olmaktadır. Doğal ve sentetik makromoleküllerin enzimler ile oluşturduğu kompleks ve konjugatlar, tıpta ve biyoteknolojinin çeşitli dallarında kapsamlı uygulama alanları bulmaktadır. Üreaz, ürenin karbondioksit ve amonyağa hidrolizini katalizleyen ve bu işlemi katalizörsüz reaksiyona göre 8.1017 kez daha hızlı gerçekleştiren bir metaloenzimdir. Üreazın substratı olan üre laboratuvarda sentezlenen ilk organik moleküldür. Üreazlar, ilk kez kristallendirilen ve bu sayede enzimlerin protein yapısında olduğu düşüncesinin ortaya atılmasını sağlayan enzimlerdir. Bu çalışmada Üreaz/Polietilen glikol-aldehit ve Üreaz/Dekstran-aldehit non-kovalent kompleksleri sentezlenmiştir. Öncelikle ticari Polietilen glikol (PEG)'den peg-aldehit ve ticari dekstrandan, dekstran-aldehit türevi elde edilmiştir. Üreaz ve elde edilen aldehit türevleri farklı mol oranlarında, farklı pH değerlerinde ve farklı sıcaklık değerlerinde fiziksel etkileşime sokulmuştur. Elde edilen enzim/polimer kompleksleri UVSpektrofotometrede incelenmiştir. Sentezlenen komplekslerin ve serbest enzimin farklı sıcaklık ve farklı pH değerindeki aktiviteleri tayin edilmiş ve sonuçlar kıyaslanmıştır. Hazırlanan enzim/polimer komplekslerinden, Üreaz/Peg-aldehit için en iyi oranın 1/1 ve Üreaz/Dekstran-aldehit için en iyi oranın 40/1 olduğu saptanmıştır. Hazırlanan oranların serbest enzime kıyasla yüksek sıcaklıklara karşı daha dirençli olduğu ortaya konmuştur, diğer oranlar için ise tüm sıcaklık ve pH değerlerinde serbest enzimden daha düşük aktivite gösterdiği saptanmıştır. Bu tez çalışmasında, üreaz enziminin nötral yapıda polimerler olan polietilen glikol ve dekstranın aldehit türevleri ile muamele edilerek; ortam koşullarına karşı daha kararlı hale getirilmesi ve termal stabilizasyonunun artırılması hedeflenmiştir. Bu maksatla, Üreaz/Dekstran-aldehit ve Üreaz/PEG-aldehit kompleksleri sentezlenmiştir. Farklı mol oranlarında hazırlanan enzim/polimer komplekslerinin ve serbest enzimin üzerine, farklı sıcaklık ve pH etkisi, organik solvent etkisi ve termal kararlılıkları incelenmiş ve sonuçlar kıyaslanmıştır.

Abstract:
Enzymes are widely used in medicine, many fields of biotechnology and industry. In these fields, enzymes being stable against high temperature, pH and other media conditions are desired. For this reason, genetical and chemical modifications for the alteration of enzyme molecule characteristics are gained considerable importance. Enzymes can be modified chemically by using water-soluble polymers or some chemicals. Modified enzymes, produced by this way, whose optimum pH range and optimum temperature is changed and also stable against chemicals found in media, are advantageous for various applications. Conjugates of natural and synthetic macromolecules with enzymes provides wide usage in medicine and in many fields of biotechnology. Ureases are metalloenzymes that hydrolyze urea into ammonia and carbon dioxide also they perfome the reaction 8.1017 time faster. Urea was the first organic molecule that is synthesized in the laboratory. Ureases were the first enzymes to be crystallized and, with them, the notion that enzymes are proteins became accepted. 
In this study, urease-polyethylene glycol aldehyde and urease-dextran aldehyde noncovalent complexes were synthesized. Firstly, polyethylene glycol aldehyde was obtained from merchant polyethylene glycol and dextran aldehyde was obtained from merchant dextran. Urease-obtained polyethylene glycol aldehyde and urease-obtained dextran aldehyde derivative were interacted with non-covalent connection on different molar ratios, different pH values and different temperatures. The obtained complexes were examined with UV-Spectroscopy. Activities of synthesized complexes and free enzyme at different ratios, temperatures and pH values are determined and results are compared. The rate of 1/1 urease- polyethylene glycol aldehyde and rate of 40/1 urease-dextran aldehyde were compared to the free enzyme has been made out to be more resistant to high temperatures. Other complexes showed lower activity compared to purified enzyme in all temperatures and pHs. In this study, the enzyme urease which is neutral structure polymers were treated with polyethylene glycol and dextran aldehyde derivatives; It is made more stable and to increase the thermal stability against ambient conditions. For this purpose, the Urease/Dextran-aldehyde and Urease/Polyethylene glycol-aldehyde complexes were synthesized. Enzyme/polymer complexes which have different mole rations and free enzyme on different temperatures and pH effects, the organic solvent effects and thermal stability were investigated and results were compared.