Siyalik asit içeren glikopeptitlerin hızlı ve etkin kütle spektrometrik analizleri için geçiş metal oksitleri kullanılarak seçimli olarak zenginleştirilmesi
Selective enrichment of sialic acid containing glycopeptides by using transition metal oxides for rapid and effective mass spectrometric analysis
Yazar: BURAK TAVŞANLI
Danışman: PROF. DR. BEKİR SALİH
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Proteinler, çeşitli biyolojik fonksiyonları gerçekleştirmek ve bu fonksiyonları düzenlemek adına çeşitli değişikliklere uğramaktadırlar. Post-translasyonel modifikasyonlar (PTM) olarak adlandırılan bu değişiklikler, birçok hücresel önemli faaliyetleri yürüttüğünden bu modifikasyonların hücre fonksiyonu içerisindeki rollerinin araştırılması son yıllarda büyük önem kazanmıştır. En sık rastlanan post-translasyonel modifikasyonlardan birisi olan glikozilasyon, hücre içerisindeki enzimatik tepkimeler sonucunda oluşmakta ve O-glikozilasyon ve N-glikozilasyon olmak üzere iki farklı türü bulunmaktadır. Glikozilasyon ile hücreler arası etkileşim ve sinyal iletimi gibi pek çok önemli fonksiyon işlevsel hale gelmektedir. Bu süreçlerin fonksiyonlarında gerçekleşen çeşitli bozulmalar kanser, alkolizm ve benzeri bazı hastalıklar ile ilişkilendirilmiştir. 
Bu tez kapsamında, gadolinyum (III) oksit, titanyum (IV) oksit, tantal (V) oksit, zirkonum (II) oksit, nikel (II) oksit ve demir (III) oksit gibi çeşitli geçiş metal oksitleri kullanılarak saflaştırılan ve zenginleştirilen glikopeptitler, Matriks Yardımlı Lazer Desorpsiyon/İyonlaştırmalı Kütle Spektrometresi (MALDI-MS) ve Elektrosprey İyonlaşmalı Kütle Spektrometrisi (ESI-MS) ile incelenmiştir. Geçiş metal oksitleri ile glikopeptitler arasındaki etkileşimler, glikopeptit yapılarında yer alan siyalik asit grupları ile pozitif yüklü metal iyonları arasında gerçekleşmiştir. Bu etkileşimler vasıtasıyla glikopeptitler, enzimatik parçalanma sonucu oluşan peptit karışımı içerisinden seçimli olarak ayrılmıştır. Zenginleştirilen glikopeptitler metal oksit yüzeyinden desorplanarak, hızlı ve etkin bir biçimde MALDI-MS ve ESI-MS cihazları ile analiz edilmiştir. Zenginleştirme çalışmaları için en uygun koşulları sağlamak amacıyla, yükleme tamponu çözeltisi pH'sı, yükleme tamponundaki glikolik asit derişimi ve yıkama çözeltileri bileşenleri farklı bileşen ve oranlarda denenmiş ve en uygun koşullar saptanmıştır. Tezin son aşamasında ise, siyalik asit içeren glikopeptitlerin, peptit bölgelerinin incelenmesi amacıyla peptitlere ait oligosakkarit bölgeleri PNGase F enzimi ile uzaklaştırılmıştır. Bu şekilde glikolizasyona uğrayan peptideler, zenginleştirme sonrası, kısa zamanda ve doğru bir şekilde tayin edilmiştir.

Abstract:
Proteins undergo several changes in order to carry out and regulate various biologic functions. These so-called post-translational modifications (PTM) are recently having the most attention as their functionalities proposed to play an important role in many cellular activities. One of the most common post-translational modifications is glycosylation which occurs by enzymatic reactions and yields with two types of modifications; O-glycosilation and N-glycosilation. By glycosylation, many important functions such as intercellular interactions and pulse transmission can become fully operational. Malfunctionalities of these processes are associated with certain diseases like cancer and alcoholism. 
Within the scope of this thesis, gadolinium (III) oxide, titanium (IV) oxide, tantalum (V) oxide, zirconium (II) oxide, nickel (II) oxide, and iron (III) oxide are used for purification and enrichment of glycopeptides, and analyzed with Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionization – Mass Spectrometer (MALDI-MS) and Electrospray Ionization Mass Spectrometry (ESI-MS). The interactions between transition metal oxides and glycopeptides are occurred between the sialic acid groups attached on glycopeptides and positively charged metal ions. By means of these interactions, glycopeptides can be selectively separated from a mixture of digested peptides. Enriched glycopeptides are desorbed from transition metal oxide surfaces, and analyzed with mass spectrometric instruments rapidly and effectively. In order to provide the optimum conditions for enrichment studies, pH of the loading buffer, glycolic acid concentration in loading buffer and also components of elution solutions are changed with different constituents and ratios. Finally, sialic acid containing glycopeptides are treated with PNGase F enzyme for removal of oligosaccharides of these peptides to investigate peptide regions. In this way, glycopeptides were determined in a short time and as an accurate after the pre-concentration of these peptides.