Çok fonksiyonlu ve biyomimetik proprotein konvertazların (PPC) geliştirilmesi ve biyoteknolojik uygulamaları
Development and biotechnological applications of multifunctional and biomimetc proprotei̇n convertases (PPC)
Yazar: ENDER KÖSE
Danışman: PROF. DR. ARZU ERSÖZ
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Biyokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry

Özet:
Pankreatik ß-hücrelerinin otoimmün hasarı sonucu ortaya çıkan mutlak insülin eksikliğinde hastalar, mutlak veya göreceli bir insülin yetersizliğine karşı optimal glisemik kontrolün sağlanması için fizyolojik insülin salınımını taklit edecek ekzojen insülin uygulanmasına gereksinim duyarlar. Biyomimetik enzimlerin en büyük özellikleri, enzimlerin geri kazanımı ve geri kazanım özelliği olan enzimlerin tekrar kullanılabilirliğidir. Bu çalışmada; biyobenzer ilaç olan rekombinant insülinin üretim metodolojisinde yer alan rekombinant proinsülin mature insüline dönüşümünü katalizleyen mimik proprotein konvertaz enzim sentezi gerçekleştirilmiş ve aktivite çalışmaları yapılmıştır. Bu doğrultuda proinsülin-insülin dönüşümünü katalizleyen proprotein konvertaz enzimin aktif bölgesinde yer alan histidin, aspartik asit ve serin amino asitlerine monomerleşecek şekilde metakrilat fonksiyonel gruplar eklenerek moleküler baskılama teknolojisi ile Pyr-Arg-Thr-Lys-Arg-MCA molekülü kalıp olarak kullanılıp literatürde yer almayan mimik proprotein konvertaz enzimi sentezlenmiştir. Aktivite sonuçlarında Vmax 6,24 μmol/dak ve Km 3,23 olarak hesaplanmıştır. Sentezlenen mimik proprotein konvertaz enziminin 8 tekrarda aktivitesinde sadece %14 kayıp olduğu gözlemlenmiş olup, insülini oluşturan A ve B zincirlerini birleştirme yöntemiyle insülin üretme işlemindeki verim kayıplarının önüne geçilmesinin yanı sıra enzimatik proinsülin-insülin dönüşümündeki enzim üretim maliyetini azaltması beklenmektedir.

Abstract:
In the scenario of absolute insulin deficiency resulting from autoimmune damage to pancreatic ß-cells, patients are compelled to administer exogenous insulin that mimics physiological insulin secretion for achieving optimal glycemic control. This study delves into the methodology of producing recombinant insulin as a biomimetic drug, wherein a mimic proprotein convertase enzyme catalyzing the transformation of recombinant proinsulin into mature insulin has been synthesized, and corresponding activity studies have been conducted. Within this framework, a mimic proprotein convertase enzyme was created by introducing methacrylate functional groups to histidine, aspartic acid, and serine amino acids in the active region of the proprotein convertase enzyme. This was achieved through molecular imprinting technology using the Pyr-Arg-Thr-Lys-Arg-MCA molecule as a template, which has not been previously documented in the literature. The activity results indicated a Vmax of 6.24 μmol/min and a Km of 3.23. In the 8th repetition of the synthesized mimic proprotein convertase enzyme, only a 14% loss in activity was observed. This not only addresses efficiency losses in the insulin production process by combining the A and B chains that constitute insulin but also presents an approach to reduce enzyme costs and purification steps in the enzymatic proinsulin-insulin transformation.