Aflatoksinlerin DNA ile etkileşimlerinin elektrokimyasal DNA sensörleri ile incelenmesi
Aflatoksinlerin DNA ile etkileşimlerinin elektrokimyasal DNA sensörleri ile incelenmesi
Yazar: SONGÜL GÖKÇE
Danışman: PROF. DR. ŞENAY ÇETİNUS
Sivas Cumhuriyet Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Biyokimya = Biochemistry

Özet:
Elektrokimyasal sensör çalışmalarının son yıllarda artış göstermesiyle birlikte, biyomoleküler algılamaya yönelik yeni teknolojilerin oluşturulması gündeme gelmiştir.
Bu çalışmada DNA'nın bazı aflatoksinlerle (B1, B2, G1 ve G2) olan etkileşimi elektrokimyasal yöntemler kullanılarak incelendi. Çalışmanın ilk aşamasında tek sarmal DNA (ssDNA) ve çift sarmal DNA'nın (dsDNA), kalem grafit elektrot (PGE) yüzeyine immobilizasyonunda en uygun immobilizasyon süresi ve en uygun DNA derişimi diferansiyel puls voltametrisi (DPV) tekniği kullanılarak tayin edildi ve immobilizasyon yöntemi olarak ıslak adsorpsiyon tercih edildi. Optimum immobilizasyon süresinin ssDNA ve dsDNA için 25 dakika, optimum ssDNA ve dsDNA derişiminin ise 35 µg/mL olduğu tespit edildi. DNA-aflatoksin etkileşiminde kullanılan PGE'nin karakterizasyonu her modifikasyon basamağından sonra taramalı elektron mikroskobu (SEM), atomik kuvvet mikroskobu (AFM), dönüşümlü voltametri (CV) ve elektrokimyasal empedans spektrometri teknikleri ile incelendi. Aflatoksinlerin DNA hibridizasyonuna olan etkisi DPV tekniği ile incelendi ve bunun için bir birinin tamamlayıcısı (komplementeri) olan DNA baz dizileri kullanılarak hibridizasyon öncesi ve sonrasındaki guanin pik akımlarındaki değişimler takip edildi. 2 µg/mL ve 4 µg/mL aflatoksin derişimlerinde guanin yükseltgenme sinyalinde düşüşler sırasıyla B1 için %28 ve %50,  G1 için  %50 ve %60, G2 için %35ve  %55 olarak bulunmuşrur. DNA hibridizasyonunua en yüksek inhibisyonu Aflatoksin G1 göstermiştir.
Aflatoksinlerin DNA ile tayininde, PGE yüzeyine DNA immobilizasyonu sağlandıktan sonra elektrot yüzeyi bovin serum albumin (BSA) ile tamamen bloklandı ve böylece aflatoksinlerin sadece DNA ile etkileşmeleri sağlandı. Empedimetrik ölçümler, oda sıcaklığında, Fe(CN)63-/4- redoks çözeltisinde alındı ve her bir aflatoksin için tayin sınırı hesaplandı. Aflatoksin B1, B2, G1, G2 dsDNA etkileşiminde belirtme sınırı (LOD) 0.030 - 0.085  µg/mL, saptama alt sınırı (LOQ) ise 0.11 - 0.28 µg/mL arasında, Aflatoksin B1, B2, G1, G2 ssDNA etkileşiminde ise belirtme sınırı (LOD) 0.035 - 0.117 µg/mL, saptama alt sınırının (LOQ) ise 0.118 - 0.39  µg/mL arasında değiştiği tespit edilmiştir.

Abstract:
Designing of new technologies related to biomolecular recognition has been actual phenomena after the increase of electrochemical sensor works.
In this study, the interaction of DNA with some aflatoxins molecules (B1, B2, G1 and G2) was studied using electrochemical methods. The optimum immobilization time and the optimum DNA concentration were determined using differential pulse voltammetry (DPV) technique in the immobilization of single stranded DNA (ss DNA) and double stranded DNA (ds DNA) to the surface of pencil graphite electrode (PGE) and the wet adsorption method was preferred in the experiments. Optimum immobilization time and optimum DNA concentrations were determined as 25 min and 35µg/mL in both of ssDNA and dsDNA. Characterization of PGE used in DNA-aflatoxin interaction was carried out by scanning electron microscopy (SEM), atomic force microscopy (AFM), cycling voltammetry (CV) and electrochemical impedance spectrometry techniques after each modification step. The effect of aflatoxins on DNA hybridization was examined by DPV technique by monitoring of the changes in guanine peak currents before and after hybridization using DNA base sequences, which were the targets of each other and concluded that aflatoxins affected the DNA structure and prevented hybridization. The concentrations of 2 µg/mL ve 4 µg/mL aflatoxins guanine peak currents decreased   respectively 28% and 50% for Aflatoxin B1, 50 % and 60% for Aflatoxin G1, 35% and 55% for Aflatoxin G2. The highest inhibition of DNA hybridization was observed by Aflatoxin G1.
 In the determination of aflatoxins by DNA sensors, the surface of the electrode was completely blocked with bovine serum albumin (BSA) after DNA immobilization on PGE surface, order to interact aflatoxins only with DNA. Empedimetric measurements were performed in Fe (CN)63-/4- redox solution at room temperature and the limit of detection was calculated for each aflatoxin. LOD and LOQ values were found in range of  0.030 - 0.085  µg/mL, 0.11 - 0.28 µg/mL respectively for aflatoxins  (B1, B2, G1, G2) - dsDNA interactions. LOD and LOQ values were found range of 0.035 - 0.117 µg/mL, 0.118 - 0.390 µg/mL respectively for aflatoxins (B1, B2, G1, G2) -ssDNA interaction.