Kumarin 35 bileşiğinin DNA ve sığır serum albumin ile etkileşiminin spektroskopik tekniklerle incelenmesi
The investigation of interaction between Coumarin 35 with DNA and bovine serum albumin by spectroscopic tecniques.
Yazar: TUĞBA BAYRAKTUTAN
Danışman: PROF. DR. YAVUZ ONGANER
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Ana Bilim Dalı / Fizikokimya Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2015
Konu: Kimya = Chemistry

Özet:
Kumarin 35 (C 35) bileşiğinin deoksiribonükleik asit (DNA) ve sığır serum albümin (BSA) ile etkileşim mekanizması UV-Gör bölge spektroskopi ve floresans spektroskopi teknikleri kullanılarak incelenmiştir. Spektroskopik veriler, BSA'nın kuençleşmesinin, C35 ile BSA arasında bir kompleks oluşumuyla meydana geldiğini göstermiştir. Floresans kuençleşme prosesi Stern-Volmer metodu kullanılarak analiz edilmiştir. Stern-Volmer kuençleşme sabitleri farklı sıcaklıklar için hesaplanmış ve BSA ile C35 arasındaki kuençleşmenin statik kuençleşme olduğu belirlenmiştir. BSA (donör) ve C35 (akseptör) arasındaki mesafe floresans rezonans enerji transferi metodu (FRET) ile farklı sıcaklıklar için belirlenmiştir. Donör ile akseptör arasındaki enerji transfer etkinliği, R0 (Förster çapı) ve r (bağlanma mesafesi) gibi moleküler mesafeler de farklı sıcaklıklarda belirlenmiştir. Ayrıca sistemde meydana gelen konformasyonel değişiklikleri ve etkileşimleri daha iyi anlamak için termodinamik parametreler hesaplanmıştır. Termodinamik parametrelerden entalpi değişimi (ΔH) ve entropi değişimi (ΔS), van't Hoff denklemi kullanılarak hesaplanmıştır. Pozitif ΔS değeri kompleksteki molekül içi kuvvetlerden baskın olanın, hidrofobik etkileşim olduğunu göstermiştir. Konformasyonel değişiklikler hakkında daha fazla bilgi edinmek için senkronize floresans spektrumları alınmıştır. Senkronize floresans spektrumları BSA ile C35 arasındaki etkileşimde tirozin bölgesinin konformasyona etki ettiği belirlenmiştir. C35 bileşiği için BSA'nın tirozin bölgesinin triptofan bölgesine göre daha ulaşılabilir olduğunu ortaya koymuştur. İkinci olarak da C35 bileşiği ile BSA ve DNA arasındaki etkileşim mekanizması farklı bir metodla incelenmiştir. BSA ve DNA ile etkileşimdeki biyofiziksel parametreler (bağlanma sabiti ve bağlanma yeri sayısı) belirlenirken Scatchard metot kullanılmıştır. Spektroskopik datalarda; C35'in emisyon şiddetlerinde BSA varlığında 30, DNA varlığında 8,5 kat artış görülmüştür. Bu tez çalışması literatüre yeni bir light up probe kazandırması açısından önem arz etmektedir. C35-BSA ve C35-DNA etkileşimine yaygın metal iyonlarının etkileşimi de incelenmiştir. Bu sistemlerde onüç metal iyonu (K+, Li+, NH4+,Ca2+, Ba2+, Mg2+, Sr2+, Mn2+, Fe2+, Ni2+, Al3+, Fe3+, Sn4+ ) çalışılmış ve bağlanma sabiti üzerine etkileri Scatchard metoduyla belirlenmiştir.

Abstract:
The interaction mechanism of Coumarin 35 (C35) with Bovine Serum Albumin (BSA) and DNA was examined by using UV-Vis molecular absorption and fluorescence spectroscopies.  The spectroscopic data indicated that a fluorescence quenching process of BSA with C35 was probably a result of the formation of BSA-C35 complex. The fluorescence quenching processes were analyzed by using Stern-Volmer method. In this regard, Stern-Volmer quenching constants (KSV) were calculated for various temperatures, and it revealed that the quenching mechanism of BSA with C35 shows a static quenching. The distance r between BSA (donor) and C35 (acceptor) was determined by exploiting fluorescence resonance energy transfer (FRET) method at various temperatures. Accordingly, the energy transfer efficiency between the donor (BSA) and the acceptor (C35), molecular distances; R0 (Förster radius) and r (the binding distance) between C35 and BSA were determined at various temperatures. Moreover, thermodynamic parameters such as enthalpy change (ΔH) and entropy change (ΔS) were calculated for better understanding of interactions and conformational changes of the system. The thermodynamic parameters were calculated via van't Hoff equation. The positive ΔS and the negative ΔH revealed that the driving force in the interaction of BSA with C35 was hydrophobic interactions. Synchronous fluorescence spectra were also studied to observe more information about conformational changes. The synchronous fluorescence data demonstrated that the interaction of BSA with C35 was affected from the conformation of tyrosine residues micro-environment. It was revealed that C35 is more accessible to the tyrosine residues than to the tryptophan residues of BSA. Secondly, the interaction mechanism of C35 dye were studied with BSA and DNA. Biophysical parameters including the binding constant and the binding number sites for the interaction of the dye with BSA and DNA were determined by Scatchard method. According to the spectroscopic data, emission of intensity C35 were observed 30-fold and 8.5-fold incrase in the presence of BSA and DNA, respectively.Effects of metal ions on the interaction mechanism between C35-BSA and C35-DNA were studied. This thesis is important in terms of gaining a new ligt up probe to literature. The effects of thirteen metal ions (K+, Li+, NH4+,Ca2+, Ba2+, Mg2+, Sr2+, Mn2+, Fe2+, Ni2+, Al3+, Fe3+, Sn4+) on the BSA-C35 and DNA-C35 systems were studied and the variations of binding constants were determined by Scatchard method