İmmobilize metal iyon afinite kromatografisi için poli(akrilamit-glisidil metakrilat-IDA) kriyojellerin hazırlanması ve karakterizasyonu
Preparation and characterization of poly(acrylamide-glycidyl methacrylate-IDA) cryogels for immobilized metal ion affinity chromatography
Yazar: ŞULE DAŞTAN
Danışman: PROF. DR. KEMAL SARIOĞLU
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Proteinlerin saflaştırılması, biyoteknoloji uygulamalarında önemli bir yere sahiptir. İmmobilize Metal İyon Afinite Kromatografisi (İMAK) His6-etiketli rekombinant proteinlerin saflaştırılmasında yaygın bir teknik olarak uygulanmaktadır. İMAK yönteminde destek materyalleri çeşitli jel ve reçine formunda ticari olarak üretilmekte ve kullanıma sunulmaktadır. Sunulan çalışmada kriyojel formunda İMAK destek materyalleri geliştirilmiştir. Bu çalışmada akrilamit (AAm), metilen bisakrilamid (MBA) ve glisidil metakrilat-iminodiasetik asit (GMA-IDA) konsantrasyonları bağımlı değişkenler olarak belirlenmiş ve deney tasarımı Design Expert 12.0.0 yazılımı ile hazırlanmıştır. Poli(akrilamit-glisidil metakrilat)-iminodiasetik asit (PAGMA-IDA) kriyojelleri serbest radikal kopolimerizasyonu ile sentezlenmiştir. Ardından sentezlenen PAGMA-IDA kriyojellerine Ni2+ adsorplanmıştır (PAGMA-IDA-Ni2+). Hazırlanan kriyojeller, Taramalı Elektron Mikroskop (SEM) görüntüleme, Fourier Dönüşümlü Kızılötesi Spektroskopisi (FTIR), şişme oranı, makro gözenek miktarı, Ni2+ adsorpsiyon miktarı analizleri yapılarak karakterize edilmiştir. Protein adsorpsiyon deneyleri model sistemlerde bovine serum albumin (BSA) kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Yapılan analiz sonuçlarına göre en yüksek şişme oranı 66,39 g H2O/g kuru kriyojel olarak belirlenirken, maksimum makro gözenek ve adsorplanan BSA miktarı sırasıyla 41,3 g H2O/g kuru kriyojel ve 12,3 mg BSA/g kriyojel olarak belirlenmiştir. Ayrıca maksimum adsorplanan nikel miktarı da 83,1 mg/g kuru kriyojel olarak belirlenmiştir. Bu çalışmada, protein saflaştırma için hazırlanan PAGMA-IDA kriyojellerinin İMAK çalışmaları için uygun ve düşük maliyetli bir alternatif olabileceği gösterilmiştir.

Anahtar Kelimeler: Protein saflaştırma, IMAK, His6-etiketli proteinler, kriyojeller, destek materyali

Abstract:
Purification of proteins has an important place in their biotechnology applications. Immobilized Metal Ion Affinity Chromatography (IMAK) has been applied as a common technique for purification of His6-tagged recombinant proteins. In the IMAK method, support materials are commercially produced and offered for use in various gel and resin forms. In the presented study, IMAK support materials in cryogel form were developed. In this study, acrylamide (AAm), methylene bisacrylamide (MBA), and glycidyl methacrylate-iminodiacetic acid (GMA-IDA) concentrations were determined as dependent variables and the experimental design was prepared with Design Expert 12.0.0 software. Poly (acrylamide-glycidyl methacrylate)-iminodiacetic acid (PAGMA-IDA) cryogels were synthesized by free radical copolymerization. Then, Ni2+ was adsorbed onto the synthesized PAGMA-IDA cryogels (PAGMA-IDA-Ni2+). Prepared cryogels were characterized by Scanning Electron Microscope (SEM) imaging, Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR), swelling ratio, macropore amount, Ni2+ adsorption amount analysis. Protein adsorption experiments were performed using bovine serum albumin (BSA) in model systems. According to the results of the analysis, the highest swelling rate was determined as 66.39 g H2O/g dry cryogel, while the maximum macropore and adsorbed BSA amount were determined as 41.3 g H2O/g dry cryogel and 12.3 mg BSA /g cryogel, respectively. In addition, the maximum adsorbed nickel amount was determined as 83.1 mg/g dry cryogel. In this study, it has been shown that PAGMA-IDA cryogels prepared for protein purification can be a suitable and low-cost alternative for IMAK studies.

Keywords: Protein purification, IMAC, His6-tagged proteins, cryogels, support material