Bölgeye özgü glikolizasyon analizlerinde kullanılan çarpışmalı fragmantasyon tekniklerinin glikopeptit tanımlama performanslarının kıyaslanması
Comparison of glycopeptide identification performances of collisional fragmentation techniques used in site specific glycosylation investigation
Yazar: SEMA BALTACI
Danışman: PROF. DR. BEKİR SALİH
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Protein glikozilasyonu, Post Translasyonel Modifikasyon (PTM) çeşitlerinden biridir ve 
birçok fizyolojik ve biyolojik süreçlerle ilişkilidir. Glikoproteinin kimliği hakkında bilgi 
sahibi olmak için peptit dizisi, glikozilasyon bölgesi ve glikan yapısı hakkında bilgi 
üretilmelidir. Glikopeptitlerin analizi için Tandem Kütle Spektrometrisi (MS/MS) yaygın 
olarak kullanılmaktadır. Peptit ve glikan yapıları farklı kimyasal özellikleri nedeniyle
karmaşıktır. Parçalama yöntemlerinden biri olan Çarpışma İle İndüklenmiş Parçalama 
(CID), Dört Kutuplu-Uçuş Zamanlı Kütle Spektrometrisi (QTOF-MS) enstrümanı ile 
beraber uyumlu bir şekilde çalışmaktadır. Yüksek Enerjili C-trap İle Parçalama (HCD) 
yöntemi ise, Dört Kutuplu Orbitrap (Q- Exactive Plus) enstrümanı ile çalışmaktadır. 
Ayrıca çok benzer olan HCD ve CID tekniği, glikan birimleri için B- ve Y- tipi 
fragmentleri üretirken peptit omurga parçalaması sonucunda peptit fragmentlerine ait b- ve y- tipi iyonları üretir. Son yıllarda fragment iyonların verimliliği arttırmak için 
Basamaklı Çarpışma İle İndüklenmiş Parçalama (sCID) ve Basamaklı Yüksek Enerjili C-trap İle Parçalama (sHCD) tekniği ortaya çıkmıştır. Bu tekniklerle farklı enerjiler 
uygulanarak hem glikan hem de peptit fragmentleri hakkında eş zamanlı bilgi edinilir. 
Tez kapsamında, QTOF s(CID) (Basamaklı Çarpışma İle İndüklenmiş Parçalama) ve Q-Exactive Plus s(HCD) (Bacamaklı Yüksek Enerjili C-trap İle Parçalama) sistemlerinin 
glikopeptit tanımlama performansları kıyaslanmıştır. Haptoglobin (Hpt) proteininin, Hpt 
1-1, Hpt 2-2 ve Hpt-M adı verilen bu üç farklı varyantı tez çalışmasında kullanılmıştır. 
Her bir varyant, dört tekrarlı olacak şekilde hem QTOF s(CID) hem de Q-Exactive Plus 
s(HCD) sistemlerinde analiz edilmiştir. QTOF s(CID) sistemi, Q-Exactive Plus s(HCD)
sistemine göre hem daha çok glikozilasyon bölgesi hem de daha fazla glikopeptit sayısı 
tanımlamıştır. Q-Exactive Plus s(HCD) sistemi, QTOF s(CID) sistemine göre daha 
yüksek toplam ortalama skor sayısı tespit edilmiştir.

Abstract:
Glycosylation is one of the most important post translational modifications of proteins 
and is involved in all kinds of biological and physiological processes. In order to have 
information about the identity of the glycoprotein, information about the peptide 
sequence, glycosylation site, and glycan structure must be generated. Tandem Mass 
Spectrometry (MS/MS) is widely used for the analysis of glycopeptides. Collision Induced Dissociation (CID), one of the fragmentation methods, works in harmony with 
the Quadrupole-Time-of-Flight Mass Spectrometry (QTOF-MS) instrument. 
Higher-Energy C-trap Dissociation (HCD) method works with the Quadrupole Orbitrap 
(Q-Exactive Plus) instrument. Also, the very similar technique of HCD and CID, generate 
primarily b- and y-ions from peptide precursor ions, as well as B-and Y-ions from glycans 
units. In recent years, to increase the efficiency of fragment ions Stepped Collision 
Induced Dissociation (sCID) and Stepped Higher‐energy C-trap Dissociation (sHCD) 
techniques have emerged. With these techniques, different energies are applied to obtain 
simultaneous information about both glycan and peptide fragments.
Within the scope of the thesis, glycopeptide identification performances of QTOF s(CID) 
(Stepped Collision Induced Dissociation) and Q-Exactive Plus s(HCD) (Stepped Higher‐
energy C-trap Dissociation) systems were compared. These three different variants of 
haptoglobin (Hpt) protein called Hpt 1-1, Hpt 2-2 and Hpt-M were used in the thesis 
study. Each variant was analyzed in both QTOF s(CID) and Q-Exactive Plus s(HCD) 
systems in four replicates. The QTOF s(CID) system defined both more glycosylation 
sites and more glycopeptide numbers than the Q-Exactive Plus s(HCD) system. The QExactive Plus s(HCD) system has a higher total average score than the QTOF s(CID)
system.