Elektrokimyasal hibridizasyon indikatörleri ve DNA biyosensörlerinde kullanılmasının incelenmesi

Abstract

114 ÖZET Çalışmamızda ilk olarak polisiklik aromatik hidrokarbon yapısındaki benzo[a]piren (BaP)'nin DNA ile olan etkileşmesi, elektrokimyasal yöntemle, karbon pastası elektrodu(CPE) ve camsı karbon elektrot(GCE) kullanılarak incelendi. Metilen mavisi (MB), meldola mavisi (MDB) ve fenolftalein (PPT) gibi organik boyar maddelerin elektrokimyasal DNA biyosensörlerinde hibridizasyon indikatörü olarak kullanılıp kullanılamayacağı, CPE, GCE, altın elektrot (AuE) ve tek kullanımlık perde baskılı altın elektrotlar (Au-SCPE) kullanılarak incelendi. Çift sarmal DNA (dsDNA), tek sarmal DNA (ssDNA) ile etkileşme çalışmaları tamamlandıktan sonra çeşitli kısa DNA dizileriyle(oligonükleotitlerle) yapılan hibridizasyon ve hibridizasyonun seçimliliği gibi çalışmaların sonucunda bu maddelerin verdiği yanıtlar arasındaki farklılıklar elektrokimyasal tayin yöntemlerinden diferansiyel puis voltametri tekniği (DPV), dönüşümlü voltametri tekniği (CV) veya kare dalga voltametri tekniği (SVW) kullanılarak incelendi. Ayrıca antikanser özellikte ve aynı zamanda çok toksik olan Mitomisin C maddesinin dsDNA ile etkileşim çalışmasını tek kullanımlık perde baskılı karbon elektrotlar (SCPE) kullanarak SWV ile incelendi. Deneysel parametrelerdeki farklılıklar (ortam ve pH, madde konsantrasyonu, DNA derişimi, madde-DNA etkileşme süresi) DPV veya SWV teknikleriyle incelendi. BaP'in dsDNA ile etkileşim çalışmasında madde konsantrasyonunun artışına bağlı olarak BaP sinyalinde, yan ürün sinyalinde ve guanin bazının sinyalinde meydana gelen değişiklikler CPE kullanılarak DPV yöntemiyle incelendi. BaP'nin DNA'nın guanin bazlarına seçimli bağlanarak etkileşimde bulunduğu saptanmıştır.115 MB'nin ssDNA ve dsDNA ile etkileşiminin yanısıra özellikle çeşitli oligonükleotidlerle yapılan ve hedef konsantrasyonunun artışına bağlı olarak elde edilen yanıtlar incelenmiştir.MB ve altın elektrotlarla yapılan bu çalışmada denenen yüzey modifikasyon tekniği ile DNA'nın sentetik analoğu olan PNA dizileri kullanılarak daha seçimli bir şekilde hibridizasyon tayini gerçekleştirilmiştir. MB'nin DNA ile etkileşmesi sonucunda elde edilen voltametrik sinyallere bakıldığında ssDNA tutturulmuş elektrot ile en yüksek MB sinyali gözlenmiştir. Sadece elektrot ve dsDNA tutturulmuş elektrot ile elde edilen MB sinyalleri ssDNA tuturulmuş elektrottan elde edilen sinyalden sırasıyla daha küçüktür. ' PPT'nin DNA ile etkileşiminin MB'ya benzer olduğu bulunmuştur.Buna karşın MDB ile DNA'nın etkileşmesi sonucunda elde edilen voltametrik sinyaller azalan şekilde sırasıyla; hibrit tutturulmuş CPE, CPE, prob dizisi tutturulmuş CPE olarak bulunmuştur. MB, MDB ve PPT'nin belirli koşullar altında elektrokimyasal DNA biyosensör tasarımında hibridizasyon indikatörü olarak kullanılabileceği bulunmuştur. f* - Mitomisin C'nin DNA ile etkileşmesine dayalı çalışmada ise dsDNA ile maddenin etkileşimi guanin sinyalindeki değişim üzerinden incelenmiştir. Bu çalışmada ayrıca madde konsantrasyonunun ve etkileşim süresinin guanin sinyaline olan etkisi de incelenmiştir. Bu çalışmaya ait sonuçlara bakıldığında, MC ile sadece 1ppm'lik madde konsantrasyonunda ve 2dk'lık etkileşim sonrasında guanin sinyalinde yarı yarıya azalma meydana geldiği gözlenmiştir.

116 ABSTRACT In our investigations firstly the interaction of BaP which is in polycyclic aromatic hydrocarbon structure with DNA, by electrochemical method, by using carbon paste electrode(CPE) and glassy carbon electrode(GCE), is observed. As to whether some materials like methylene blue (MB), meldola blue (MDB) and phenolphtalein (PPT) can be used in DNA biosensors as hybridization indicator is investigated by CPE, GCE, gold electrode (AuE), gold screen-printed electrode (Au-SCPE). The interaction of double stranded DNA (dsDNA), single stranded DNA (ssDNA) and some short DNA oligonucleotides with these compounds were studied by using voltammetric methods such as differential pulse voltammetry (DPV), cyclic voltammetry (CV) and square wave voltammetry (SWV). Furthermore, the interaction of Mitomycin C(MC), which is anti-carcinogenic and toxic agent, with dsDNÂ by using disposable carbon screen-printed electrodes (SCPE) is studied. The difference in the experimental parameters for these studies, (buffer solution and pH, the concentration of compound, the concentration of DNA and the interaction time of DNA with the compound) was studied by using DPV, CV, SWV techniques. In this study, the interaction of BaP with dsDNA, the character of BaP signal depending on the substance molarity increase, the changes that occur in adduct signal and guanine base signal are observed by using DPV technique and CPE. At the end of this study, it is found that BaP can interact by bounding guanine bases selectively. Besides the interaction of MB with ssDNA, dsDNA especially results that obtained from certain oligonucleotides and increase of target concentration are117 observed. In addition, with the surface modification technique that was tried in this MB and gold electrode study, more selectively hybridization detection is performed by using PNA which is synthetic analoque of DNA. When the voltametric signals are examined thet resulted from the interaction of MB and DNA, the highest signal of MB is observed from ssDNA modified electrode. MB signals that result from only electrode and dsDNA modified electrode are smaller than the preceeding signal orderly. It was found that the interaction of PPT with dsDNA is similar to MB. However, the voltammetric signals that result from the interaction of MDB and DNA are observed to be hybrid modified CPE, CPE and probe modified CPE in decreasing order. It was found that MB, MDB and PPT can be used in electrochemical DNA biosensor design as a hybridization indicator under certain conditions. In the study of the interaction of MC and DNA, the interaction of dsDNA with this compound is observed on guanine signal. Also in this study the effect of the concentration of compound and the interaction time on guanine signal is examined. When the results of this study is determined, double fold decrease in guanine signal occur due to the interaction of MC and only 1ppm substance molarity in 2 minutes.