Peptitlerin altın (Au) {111}-yüzeyi ile etkileşimlerinin incelenmesi
Analysis of peptide - gold (Au) {111}-surface interactions
Yazar: DİDEM ÖZKAYA
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ ERSİN EMRE ÖREN
TOBB Ekonomi ve Teknoloji Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Mikro ve Nanoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Konformasyon = Conformation ; Moleküler dinamik = Molecular dynamic ; Peptidler = Peptides ; Tasarım = Design

Özet:
Proteinler ve peptitler, doğada yaşam için gerekli olan, metabolik reaksiyonları katalize etme, DNA replikasyonu, moleküler taşınım, yumuşak ve sert doku (kemik, diş) oluşumu da dahil olmak üzere çok çeşitli hayati işlevler ve süreçlerde yer alırlar. Günümüzde, protein ve peptitler biyonanoteknolojide inorganik malzemeler (Ag, SiO2, TiO2, Pd, Pt, grafene, hidroksiapatit, vb.) ile bütünleşmiş bir şekilde, biyosentez, biyoalgılayıcılar, ilaç taşınımı ve hedeflenmesi gibi çeşitli alanlarda kullanılmaktadır. Burada, peptitlerin malzemelere spesifik olarak bağlanabilmeleri cihaz performanslarını etkilemektedir. Spesifik bağlanma peptitlerin amino asit sekanslarına ve dolayısı ile yapılarına bağlıdır. Günümüzde, inorganik malzemelere bağlanabilen peptitler doğadan esinlenerek ve/veya deneysel kombinatoryal seçim yöntemleri kullanılarak bulunmaktadır. Bu nedenlerle, inorganik malzemeler ile peptitler/proteinler arasındaki etkileşimlerin anlaşılması ve istenilen malzemeye özgü ve istenilen özelliklerde peptit/protein tasarımı teknolojik gelişim için çok önemlidir. Altın, iletken bir inorganiktir ve yüzey modifikasyonuna uygundur ve peptitlerle modifiye edildiğinde biyogörüntüleme, biyosensörler, kanser tedavisi ve ilaç taşınımı gibi pratik uygulamalarda kullanılabilir. Bu tez kapsamında, peptitlerin Au {111}-yüzeyi ile etkileşim mekanizmasını anlamak için atomistik modelleme yöntemleri (NAMD) kullanılmıştır. Yapılan çalışmalar ile altına bağlandığı bilinen peptitlerin bağlanma mekanizmaları ortaya çıkarılmış, buna ek olarak peptitlerin amino asit dizilimleri ve Au {111}-yüzeyleri ile bağlanma yapıları ve afiniteleri optimize edilerek peptit tasarlanmıştır.

Abstract:
Proteins are known to have a role in mineral nucleation, growth, and structure creation, as well as providing molecular scaffolding for the formation of soft and hard tissues such as bone and dental tissues. Today in bionanotechnology, proteins and peptides are used in various fields such as biosynthesis, biosensors, drug delivery and targeting, integrated with inorganic materials (Ag, SiO2, TiO2, Pd, Pt, graphene, hydroxyapatite, etc.).  Here, specific binding of peptides to materials affects device performance and this specifity is related to peptide sequences and structures. Today, these peptides are selected with inspration from nature or combinatorial selection methods. So, a deeper understanding of interactions between inorganic materials and peptides/proteins and design of peptides with desired specifity and properties is very important for the improvement of technology. Gold is a highly conductive inorganic and amenable to surface modifications. When gold is functionalized with peptides, it has practical applications such as bioimaging, biosensors, cancer therapy and drug delivery. In this research, we use atomistic methods (NAMD) to understand how peptides interact with Au {111}-surface. In this study, the binding mechanisms of well known peptides that binds to Au {111}-surface are found out. In addition, two peptides are designed via optimization of peptide sequences, binding structures and affinities to Au {111}-surface.