Yeni tasarlanan benzimidazol temelli metal-aracılı DNA-baz çiftlerinin floresans özelliklerinden yararlanarak mantık kapılarının dft yöntemi ile teorik incelenmesi
Theoretical investigation by dft method of logic gates by utilizing fluorescence properties of new design benzimidazole based metal-mediated DNA base pairs
Yazar: MOSTAFA ASGHARI DILMANI
Danışman: PROF. DR. FATMA SEVİN DÜZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Nanoteknoloji ve Nanotıp Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Monomer diziliş sıralarına göre genetik bilgileri saklama ve aktarma kapasitesine sahip olan DNA, kopyalayarak çoğalma özelliği ile kimyasal evrimde merkezi bir rol oluşturur. Watson-Crick baz çiftleri, iki baz çiftini hidrojen bağları ile tanımlar. Hidrojen bağları yerine metal koordinasyon bağları geçerse, daha kararlı alternatif bir metallo-DNA dizini oluşturulabilecektir. Metallo-DNA'ların da kopyalayarak çoğalma özelliği sağlanabilirse, DNA bilgisayar anahtarların oluşturulmasında önemli katkı sağlıyacaktır.
Bu tezde, metalsiz ve Ni2+, Hg2+, Zn2+, Ag+ , Pt2+, Pd2+ metal katyonları ile Watson-Crick baz çiftlerine (T=Timin, A=Adenin, C=Sitozin ve G=Guanin) bağlı doymamış azinil köprüsü içeren bir bağlayıcı birim ve ona bağlı floresan sinyali veren florofordan (benzimidazol) oluşan yeni benzimidazol temelli metallo-DNA baz çifti sensörleri tasarlanmıştır.
Yeni tasarlanmış, sulu ortamda, floroforlu ve floroforsuz, metallo-DNA sensörlerin, ayrı ayrı katyonlar ile koordinasyonu sonucunda, kararlılıkları, görünür bölgedeki renk değişimleri (renkölçer) ve absorbsiyon ve emisyon dalga boyundaki artış veya azalış (floresans) teorik olarak saptanmıştır. Ayrıca hesaplamalar, benzimidazol kısmının protonlanması ile yani asidik ortamda ve su fazında yapılarak moleküler, görünür bölgede renk verebilecek sensörler için mantık kapıları (logic gates) bulunmuştur. Tasarlanan floroforlu ve floroforsuz DNA baz çiftlerin kararlılıkları incelendiğinde, Ni2+ katyonunu öncelikle tercih etmektedir. Sadece A-T-Benzimidazol baz çifti, Hg2+ katyonunu tercih etmiştir. Hesapsal absorbsiyon-emisyon ve renk değişimleri sonucunda T-Zn-T, T-Hg-A, A-Ni-T, C-Pt-G, G-Pt-C, ve C-Ni-C baz çiftleri görünür bölgede kuvvetli renk ve emisyon vermektedir. Bu baz çiftlerinin mantık kapıları sırasıyla, AND, OR, OR ,OR, XOR ve OR' dur.

Abstract:
According to the monomer sequence, DNA which is capable of storing and transferring of genetic information, with their copying and replication feature creates a central role in chemical evolution. Watson-Crick base pairs, define two base pair with hydrogen bonds. Metal coordination bonds rather than hydrogen bonds passes, more stable metallo-DNA sequence may be formed alternatively. If copying and replication property of the metallo-DNA may be formed, it will provide an important contribution to the creation of a DNA computer key.
In this thesis, metal-free and Ni2+, Hg2+, Zn2+, Ag+ , Pt2+, Pd2+ metal cations with Watson-Crick base pair (T = thymine, A = adenine, C = cytosine and G = Guanine) connected unsaturated azine linker and attached to it that the fluorescent signal from the fluorophore (benzimidazole) consisting new benzimidazole-based metallo-DNA base pair sensors have been designed. 
As a result of individual complexation with cations, this newly designed metallo-DNA sensors of with and without fluorophores in aqueous medium are performed, as theoretically, their stabilities, detecting of visible color changes (colorimetry) and via an increase or a decrease in the emission wavelength (fluorescence). Also, molecular logic gates for sensors that could color in the visible region have been found with protonated of benzimidazole, in other words in acidic medium and aqueous phase, by doing same calculations.
Ni2+ cation has been primarily prefered, when the stabilities of DNA base pairs of designed with and without fluorophores examined. Only A-T-benzimidazole base pairs has chosen Hg2+ cation. As a result of the computed emission-absorption and color changes, T-Zn-T, T-Hg-A, A-Ni-T, C-Pt-G, G-Pt-C and C-Ni-C base pairs give strong color and emissions in the visible region. Logic gates of this base pairs are AND, OR, OR ,OR,XOR and OR respectively.