Antikanser ilaç olan Mitomycin-C'nin DNA'ya etki mekanizmasının elektrokimyasal nükleik asit biyosensörler ile belirlenmesi
The identification of action of mechanism of the drug Mitomycin-C (an anticancer drug) to DNA by electrochemical nucleic acid biosensors
Yazar: TUĞBA KILIÇ
Danışman: PROF. DR. MEHMET EMİN ŞENGÜN ÖZSÖZ
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2011
Konu: Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Eczacılık ve Farmakoloji = Pharmacy and Pharmacology
Dizin: Biyosensörler = Biosensors ; DNA = DNA ; Elektroanalitik yöntemler = Electroanalytical methods ; Mitomisin = Mitomycins

Özet:
İlaçların DNA ile etkileşimi, son yıllarda, kanser hastalığının meydana getirdiği ölüm oranlarındaki artış nedeniyle, farmakolojinin önemli konularından biri haline gelmiştir. Günümüze kadar, biyotanıma ve biyoetkileşimleri katı cihazlarla gözlemlemek üzere, yeni gelişmeler meydana gelmiştir. Elektrokimyasal yöntemler, hızlı, tekrarlanabilir, kolay olmaları sebebiyle, ilaç-DNA çalışmalarında oldukça tercih edilmektedir. DNA ve ilaçlar arasındaki etkileşim, DNA nükleobazlarının kimyasal ve konformasyonal değişimine sebebiyet vermektedir.Antikanser ilaçların DNA ile etkileşimi, üç farklı yoldan gerçekleşmektedir. İlki, ilacın, DNA'ya bağlanan proteinlerle etkileşerek, polimerazların ve transkripsiyon faktörlerinin kontrolünü sağlamasıdır. İkinci etkileşme şekli, RNA bağlanması iledir. Bağlanma, DNA çift sarmalına bağlanarak üçlü heliks yapıdaki nükleik asitlerin oluşturulması şeklinde olabileceği gibi, tek sarmal DNA'ya bağlanarak DNA-RNA hibrit formları oluşturmak şeklinde de olabilir. Üçüncü tip etkileşim ise, küçük aromatik ligand moleküllerin DNA çift sarmal yapılarında bağlanmasıdır. Küçük moleküllerin DNA'ya bağlanması, negatif yüklü şeker fosfat yapısına elektrostatik olarak bağlanma, aromatik halkalara interkale olma ve minör majör oluklara bağlanma şeklinde olabilmektedir.Tez kapsamında, antikanser tedavisinde kullanılan Mitomisin-C'nin DNA'ya etki mekanizmasını aydınlatabilmek amacıyla, elektrokimyasal nükleik asit biyosensörleri tasarlanmıştır. İlacın hem tek sarmal hem çift sarmal DNA'ya etkisi, üç tip elektrokimyasal sinyal - Mitomisin-C indirgenme sinyali, Meldola mavisi indirgenme sinyali, Guanin yükseltgenme sinyali, üzerinden incelenmiş, hem diferensiyal puls hem de döngüsel voltametri teknikleriyle yapılan ölçümlerde literatürdeki bulguları destekler nitelikte sonuçlar elde edilmiştir. Bu çalışmada Mitomisin-C'ye ait indirgenme sinyali, ilk kez katı elektrotlarda incelenmiştir. Ayrıca, karbon nanotüp içeren perde baskılı elektrotlar kullanılarak sinyal zenginleştirme yoluna gidilmiş ve alternatif bir biyosensör sistemi tasarlanmıştır.

Abstract:
Recently, drug-DNA interaction have become an important subject of pharmacology due to increasing fatality arising from cancer. To date, new technologies have been developed to observe the biorecognition and biointeraction at solid surfaces. Electrochemical methods owing to their rapid, reproducible and sensitive measurements, became popular for investigating drug-DNA interactions. The interactions between DNA and drugs cause chemical and conformational changes of DNA nucleobases.Anticancer drugs interacts with DNA by three ways. First, drug interacts with proteins that bind to DNA and control polymerases and transcription factors. Second, drug binds to RNA to form either RNA-DNA duplex form (in the case of binding single strand DNA) or RNA-DNA triple helix form. In third interaction mode, small aromatic ligands bind to DNA. The binding may be in a way that, small molecule binds to negatively charged sugar phosphate backbone or major/minor grooves of DNA or intercalate between nucleobases of DNA.Within the scope of this dissertation, electrochemical nucleic acid biosensors were developed for identification of action of mechanishm of an anticancer drug Mitomycin-C to DNA. The effect of the drug on DNA was examined by three types of electrochemical signal- Mitomycin-C reduction signal, Meldola?s blue reduction signal, Guanine oxidation signal taken by both differential pulse voltammetry and cyclic voltammetry. For the first time, the Mitomycin-C reduction signal was examined at solid electrodes by this study. Additionaly, by using carbon nanotube contained screen printed electrodes in newly designed biosensors, signal enhancehment was achieved.