Biyosensör uygulamaları için peptid-ligandların geliştirilmesi
Development of peptide-ligands for biosensor applications
Yazar: FAHRİYE CEYDA DUDAK
Danışman: PROF. DR. İSMAİL HAKKI BOYACI
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Gıda ve çevre bulaşanlarının hızlı, hassas ve seçici tayini, çoğunlukla antikorların tanıyıcı ajan olarak kullanıldığı biyolojik analizler ve biyosensörlerle gerçekleştirilmektedir. Ancak, antikorların geleneksel yöntemlerle üretimi, yüksek maliyetinin yanısıra, uzun zaman almakta ve yoğun iş gücü gerektirmektedir. Bu nedenle, biyoanalizlerde ve biyosensörlerde kullanılmak üzere, yapay tanıyıcı moleküller geliştirilmeye başlanmıştır.Faj kütüphanelerinden seçilen peptid ligandların afinite değerlerinin antikorların afinite değerlerinden daha düşük olması, geliştirilen analiz yönteminin hassasiyetini olumsuz yönde etkilemektedir. Bu çalışmada, faj gösterim kütüphanesi kullanılarak belirlenen peptid-ligandların, modifikasyonlarla afinitelerinin arttırılması ve biyoanalizlerde kullanılabilirliğinin araştırılması hedeflenmiştir. Bu amaç doğrultusunda, Staphylococcus aureus tarafından üretilen ekstraselüler toksinlerden biri olan ve çoğu zaman gıda zehirlenmesiyle ilişkilendirilen Staphylococcal enterotoksin B (SEB)'e seçici olarak bağlanan peptidler belirlenmiş, peptidlerin afinite katsayıları ve ikincil yapıları incelenmiştir. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda peptid dizilimi üzerinde modifikasyonlar gerçekleştirilmiş ve ligandın afinitesinde 10 katlık bir artış sağlanmıştır. Çalışmanın son kısmında, yapılan modifikasyonla afinitesi arttırılan peptid-ligandın biyoanaliz uygulamalarında kullanımı araştırılmıştır. Bu amaçla, geliştirilen peptidin tanıyıcı ajan olarak kullanıldığı yüzey plazmon rezonans tabanlı biyosensör hazırlanmıştır. SEB derişimi ile sensör cevabı arasında doğrusal bir ilişki elde edilmiştir. Geliştirilen biyosensörün alt ölçüm sınırı, 0.02 mg mL-1 olarak bulunmuştur. Proje çalışmasının sonucunda, faj gösterim yöntemi ile seçilen peptid ligandların afinitelerinin modifikasyonlarla arttırılmasının mümkün olduğu ve peptid ligandların biyoanaliz ve biyosensörlerde tanıyıcı ajan olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
Detection of food and environment contaminants is usually realized by biological assays and biosensors in which antibodies are used as recognition agents. However, the production of antibodies with conventional methods are quite expensive, time consuming and labor intensive. Therefore, artificial recognition molecules have been developed to be used in bioanalysis and biosensors.Peptide-ligands, derived from phage libraries, show low affinity values when compared with antibodies which negatively affect the sensitivity of the detection methods. In this study, we aimed to increase the affinity of peptide-ligands, selected from phage display library, by modifications and investigate the usability of these ligands in bioanalysis. First, the peptides that selectively bind to Staphylococcal enterotoxin B (SEB), one of the extracellular toxins produced by Staphylococcus aureus, were identified and the afinity constants and the secondary structures of the peptides were analyzed. The modifications of peptide sequences were realized and 10-fold increase in the affinity of peptide was observed after the modification. In the last part, the modified peptide-ligand was used in bioanalysis applications. For this purpose, peptide-ligand was used as a recognition agent to develop surface plasmon resonance based biosensor. A linear correletion was observed between the SEB concentration and sensor response. The lower limit of detection for the developed sensor was found to be 0.02 mg mL-1. As the result of this study, we demonstrated that it is possible to increase the affinity of peptide-ligands by some modifications and to use these high affinity peptide-ligands as recognition agents in bioanalysis and biosensors.