Bı̇yosı̇lı̇ka nanokafes yapı ı̇çı̇ne hapsedı̇lmı̇ş aktı̇f asparagı̇naz nanopartı̇küllerı̇nı̇n hazırlanması
Preparation of active asparaginase nanoparticles entrapped in biosilica nanocage structure
Yazar: NAZİRE DUYGU ASKER
Danışman: PROF. DR. ALİ KILINÇ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyokimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Protein ve enzimler; birçok hastalığın tedavisinde dikkat çekici stratejilerin geliştirilmesine olanak sağlamaktadır. Ancak bu makromoleküllerin vücut içinde etkinliklerini hızla kaybetmesi, hedef bölgeye ulaşım ve bağışıklık sisteminde istenmeyen yan etkiler kullanımlarını sınırlandırmaktadır. Bu engellerin aşılabilmesi amacıyla terapötik proteinler, protein mühendisliği yöntemleri kullanılarak geliştirilebilmektedir. Etkin taşınımlarının gerçekleştirilebilmesi amacıyla çeşitli nanoparçacıkların yüzeyine bağlanması temeline dayanan çok sayıda çalışma mevcuttur. Ancak bu yöntemlerde parçacık yüzeyinde korunaksız kalan makromoleküller hızla yıkılmakta veya istenmeyen bağışıklık sistemi yanıtlarına neden olabilmektedir.

Silika, yaygın olarak kullanılan, toksik olmayan biyouyumlu bir materyaldir. Diyatomeler, çözünmüş silisik asidi kullanarak nano boyutta hücre duvarı oluşturabilmektedir. Silaffin yapısını oluşturan alt birimlerden 18 amino asitlik R5 oligopeptidinin in vitro koşullarda nano silika yapılar oluşturduğu önceki çalışmalarda gösterilmiştir. Bu noktadan hareketle R5 peptidinin herhangi bir proteinin yapısına eklenmesi, proteine silika nanokafes oluşturabilme yeteneği kazandırır ve kafese hapsedilen enzim ise aktivitesini vücut içinde koruyabilir.

Bu çalışmada, R5 oligopeptidinin, terapötik etkinliği zaten kanıtlanmış ve aktif olarak kullanılan bir enzim olan E. coli L-asparagin amidohidrolaz enzimine (EC3.5.1.1; asparaginaz) transfer edilmesiyle, enzim rekombinant olarak üretilmiştir. Daha sonra enzimin biyosilika nanokafes içerisine hapsedilmesiyle, aktif enzim nanopartikülleri biyosilika yapı içinde hazırlanmıştır.

Anahtar kelimeler: biyosilika, enkapsülasyon, asparaginaz, terapötik enzim

Abstract:
Proteins and enzymes, provide chances for the improvement of considerable strategies in the treatment of several diseases. However, several factors that limit clinical usage of enzymes and the other proteins; losing their in vivo activities, reaching the target cells and the side effects in the immune system. In order to overcome these holdbacks, therapeutic proteins can be improved by protein engineering and immobilization methods. To use therapeutic enzyme effectively in treatment, nano sized immobilization strategies with various material types have been developed. Many studies are present that are based on the binding of the therapeutic proteins and the enzymes on to the nanoparticle surfaces. But these methods can cause the quick degradation of macromolecules on surface, or unrequested responses of the immune system.

Silica is a non-toxic biocompatible material, commonly used in industry and medicine. Diatomes can build a nano-sized cell wall via proteins defined as silaffin, using dissolved silicic acid. The fact that 18 amino acid R5 oligopeptide, one of the sub-units that compose silaffin structure, creates nano silica stuctures in vitro has been shown in previous studies. From this point forth, transferring R5 peptide to the structure of any protein will give the protein the skill to create a silica nanocage, and the trapped enzyme will be able to preserve its in vivo activity.

In this study, transferring R5 oligopeptide to E. coli L-asparagine amidohydrolase (EC 3.5.1.1; asparaginase), which has proven therapeutic activity, has been produced as recombinant. After that, with trapping this enzyme into a biosilica nanocage, active enzyme nanoparticles have been prepared in biosilica structure.

Keywords: Biosilica, encapsulation, asparaginase, enzyme therapeutics