DNA ve protein analizine yönelik elektrokimyasal sensörlerin geliştirilmesi
Development of electrochemical sensors for DNA and protein analysis
Yazar: ECE EKŞİN
Danışman: PROF. DR. KADRİYE ARZUM ERDEM GÜRSAN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2013
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Kimya = Chemistry
Dizin: DNA = DNA ; DNA analizi = DNA analysis ; DNA immobilasyonu = DNA immobilization ; Esansiyel amino asit = Essential amino acid ; Karbon elektrot = Carbon electrode ; Sığır serum albümin = Bovine serum albumin ; Yüzey modifikasyonu = Surface modification

Özet:
Çalışmamızın ilk bölümünde, antikanser ilaç Mitomisin C (MC)'nin çift sarmal DNA ile etkileşimini incelemek amacıyla tek kullanımlık kalem grafit elektrot (PGE) yüzeyi, doğal bir biyopolimer olan kitosan (CHIT) ve iyonik sıvı (IL) ile modifiye edilerek yeni DNA biyosensörü (CHIT-IL-PGE) geliştirilmiştir. Sensörün mikroskobik yüzey karakterizasyonu taramalı elektron mikroskobu (SEM) ile yapılmıştır. CHIT-IL-PGE kullanılarak optimize edilen deneysel koşullarda, ilaç tayini ve DNA immobilize edilmiş CHIT-IL-PGE ile MC-DNA etkileşimi tayini diferansiyel puls voltametrisi (DPV) ve elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS) teknikleri kullanılarak incelenmiştir. 
	Çalışmamızın ikinci bölümünde, amino asit ve proteinin elektrokimyasal sensörle tayinine yönelik çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Diyetle alınan metiyoninin demetilasyonu sonucunda oluşan homosistein (Hcy)'in elektrokimyasal tayini tampon ortamında ve yapay idrar ortamında DPV tekniği ve PGE kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Ayrıca PGE'nin yapay idrar ortamında Hcy'ye seçimlilik çalışmaları Hcy ile benzer kimyasal yapıya sahip L-Sistein (L-Cys), L-Metiyonin (Met) amino asitleri ve Glutatyon tripeptiti varlığında araştırılmıştır. Protein tayinine yönelik çalışmamızda, Hcy yükseltgenmesinin oldukca reaktif bir ürünü olan homosistein-tiyolakton (HTL)'un N-homosisteinilizasyon (N-homocysteinilation) tepkimesi ile sığır serum albümin (BSA) ileetkileşimi DPV tekniğiyle incelenmiştir. HTL ile etkileşim öncesi ve sonrasında BSA'ya ait yükseltgenme sinyalleri ölçülerek, proteinin tayin gerçekleştirilmiştir. 
	Tek kullanımlık elektrokimyasal sensörlerle gerçekleştirdiğimiz çalışmamızda daha hızlı, seçimli ve duyarlı bir şekilde tekrarlanabilir sonuçlar elde ederek  antikanser ilaç - DNA etkileşimi, amino asit ve protein tayinine yönelik analizler yapılabileceği gösterilmiştir. Ayrıca tasarımlanan grafit elektrotların oldukça ucuz ve kullnımının pratik olması, tek kullanımlık olması, seçimli ve duyarlı sonuçlar vermesi yakın gelecekte piyasaya sürülecek olan çip teknolojisine uygulanabilirlik potansiyelini arttırmaktadır.

Abstract:
In the first part of our study, in order to investigate anticancer drug Mitomycin C (MC) and double stranded DNA interaction, single use disposable pencil graphite electrode (PGE) surface was modified with chitosan (CHIT) and ionic liquid (IL) and novel DNA biosensor was developed as CHIT-IL-PGE. The surface characterization of these electrodes was done by using scanning electron microscopy (SEM). Within the scope of optimized experimental conditions, detection of drug, and the detection of MC-DNA interaction were monitored via differential pulse voltammetry (DPV) and electrochemical impedance spectroscopy (EIS) techniques by using DNA immobilized CHIT-IL-PGEs. 
	In the second part of our study, the detection of amino acids and proteins were performed. Electrocemical detection of homocysteine (Hcy) that resulting from demethylation of dietary methionine, was performed by using DPV technique and PGE in both, buffer medium and artificial urine medium. Furthermore, the selectivity studies of PGE in artificial urine medium towards to Hcy was examined in the presence of L-Cysteine (Cys), L-Methionine (L-Met) and Glutathione (GSH). In the studies that intended for protein detection, the interaction of homocysteine-thiolactone (HTL) which is relatively reactive product of Hcy oxidation, with bovine serum albumine (BSA) according to N-homocysteinilation reaction was investigated by using DPV technique. The detection of protein was performed by monitoring oxidation signal of BSA before and after interaction with HTL.
	According to these studies which performed with single use electrochemical sensor technology, it has been shown that the analysis of anticancer drug-DNA interaction, amino acid and protein detection could be performed by using electrochemical sensors while recording more rapid, selective, sensitive and reproducible results. Furthermore, developed graphite electrodes are single-use and quite cost-effective, there is an increasing possibility for their use at chip technology that will be released in the near future.