Scytalidium thermophilum katalazı yanal kanalının katalitik aktivitedeki rolünün araştırılması
Investigation of lateral channel in catalytic activity of Scytalidium thermophilum catalase
Yazar: SİNEM BALCI
Danışman: YRD. DOÇ. DR. YONCA YÜZÜGÜLLÜ KARAKUŞ
Kocaeli Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2016
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Katalazlar en çok çalışılan enzim gruplarından biridir. Katalaz enziminin en önemli görevi hidrojen peroksiti, oksijen ve suya parçalamasıdır. Katalazlar filogenetik olarak üç gruba ayrılırlar. Bunlar; hem/demir içeren monofonksiyonel katalazlar, katalaz-peroksidazlar ve mangan içeren katalazlardır. Scytalidium thermophilum, hem/demir grubu içeren monofonksiyonel katalaz ailesine dâhil olan, hidrojen peroksidi su ve oksijene parçalanmasının yanısıra hidrojen peroksit yokluğunda herhangi bir kofaktöre ihtiyaç duymadan farklı özellikte fenolik bileşikleri okside etme yeteneğine sahip CATPO olarak isimlendirilen bir enzim üretmektedir. Katalaz üzerinde yapılan çalışmalarda aktif bölgeye uzanan üç kanalın varlığından söz edilmektedir. Bu kanalların görevleri, aktif bölgeye çeşitli substratların ve ürünlerin giriş-çıkışını sağlamaktır. Bu çalışmadaki amaç, üç kanaldan biri olan yanal kanalın katalitik aktivitedeki rolünü araştırmak üzere mutasyon çalışmaları gerçekleştirmek ve yapılan değişikliklerin spektroskopik ve yapısal olarak değerlendirilmesidir. Bu amaçla toplam 16 farklı CATPO mutasyonu gerçekleştirilmiştir. Yapılan spektroskopik çalışmalar sonucunda, yanal kanal girişinde bulunan Val228'in ‶hem″ oksidasyonunda rol oynadığı ve katalaz aktiviteyi önemli ölçüde negatif yönde etkilediği gözlenmiştir. Yanal kanalın iç kısmında yapılan değişiklikler ise katalaz aktivite yerine ikincil fenol oksidaz aktiviteyi etkilemiş olup, oksidatif aktivite kanal çapının daralmasıyla azalmıştır.

Abstract:
Catalases are one of most studied groups of enzymes. Their main function is the decomposition of hydrogen peroxide into oxygen and water. Catalases are phylogenetically grouped into three families. These are the monofunctional heme-containing catalases, the catalase-peroxidases and the manganese catalases. Scytalidium thermophilum produces a monofunctional-like heme-containing catalase named as CATPO that exhibits oxidase activity in the the absence of hydrogen peroxide or any other cofactor used additional to its main function. Studies on catalase enzyme structure indicated the presence of three channels connecting the protein surface to the active site. These channels are proposed to be the routes by which the various substrates and products enter and exit the active site. The aims of this study are to perform mutation and analyze the resultant changes spectroscopically and structurally in order to investigate the role of the lateral channel in catalytic activity. For this reason, 16 mutant variants of CATPO have been generated in total. The spectroscopic studies revealed that Val228, presented in the entrance of lateral channel, plays a role in heme oxidation and significantly affects the catalytic activity in a negative maner. On the other hand, modifications in the interior of the lateral channel residues have effect on phenol oxidase activity rather than catalase and this secondary oxidative activity decreases with reducing channel diameter.