Bazı maddelerin DNA ile etkileşmesinin incelenmesi ve elektrokimyasal DNA biyosensörlerinin tasarımında uygulanması

Abstract

123 ÖZET: Çalışmamızda rutenyum bipiridin ([Ru(bpy)3]2+) meta! kompleksinin ve benzo[a]piren (BaP) polisiklik aromatik hidrokarbonun DNA ile etkileşmesi, elektrokimyasal yöntemlerle; katı fazda, karbon pastası elektrodu (CPE) kullanılarak incelendi. Metilen mavisi (MB), meldola mavisi (MDB) ve fenolftalein (PPT) gibi organik boyar maddelerin DNA ile etkileşmesi, elektrokimyasal yöntemlerle; asılı civa damla elektrodu (HMDE) kullanılarak incelendi. Bu maddelerin çift sarmal DNA (dsDNA) ve tek sarmal DNA (ssDNA) ile etkileşmesi sonucu verdiği yanıtlar arasındaki farklılıklar diferansiyel puis voltametri tekniği (DPV) veya dönüşümlü voltametri tekniği (CV) kullanılarak incelendi. Deneysel parametrelerdeki farklılık (ortam ve pH, madde derişimi, DNA derişimi, madde-DNA etkileşme süresi) DPV tekniğiyle incelendi. [Ru(bpy)3]2+ ve BaP'in sentetik polinükleotitlerle olan etkileşimi de CPE kullanılarak voltametrik yöntemlerle incelendi. [Ru(bpy)3]2+, BaP'in MB'nin ve PPT'nin dsDNA ve ssDNA ile etkileşmesinde, elde edilen sonuçlara bakıldığında, ssDNA tutturulmuş CPE ile elde edilen yanıtın, dsDNA tutturulmuş CPE ile elde edilenden daha büyük olduğu gözlenmiştir. MDB'nin dsDNA ve ssDNA ile etkileşmesinde, elde edilen sonuçlara bakıldığında, dsDNA tutturulmuş CPE ile elde edilen yanıtın, ssDNA tutturulmuş CPE ile elde edilenden daha büyük olduğu gözlenmiştir. [Ru(bpy)3]2+, BaP'in MB'nin ve PPT'nin DNA ile etkileşmesi sonucunda elde edilen voltametrik sinyaller azalan şekilde sırasıyla; ssDNA tutturulmuş CPE, CPE, dsDNA tutturulmuş CPE şeklinde bulunmuştur. Buna karşın MDB ile DNA'nın etkileşmesi sonucunda elde edilen voltametrik sinyaller azalan şekilde sırasıyla; dsDNA tutturulmuş CPE, CPE, ssDNA tutturulmuş CPE olarak bulunmuştur. Microcystis spp. mikroorganizmasına ilişkin DNA dizisinin [Ru(bpy)3]2+ kullanılarak gerçekleştirilen elektrokimyasal tayin çalışmasında, öncelikle hibridizasyon koşulları optimize edildi. Oligonükleotidlerle yapılan çalışmalarda da benzer sonuçlar elde edilmiştir. [Ru(bpy)3]2+, BaP'nin MB'nin guanin bazlarına özgül bağlanarak etkileşimde bulunduğu saptanmıştır. PPT'nin DNA ile zayıf elektrostatik bir etkileşimde bulunduğu gözlenmiştir. MDB'nin interkalasyon yaptığı gözlenmiştir. MB'nin ve MDB'nin belirli koşullar altında yeni bir hibridizasyon indikatörü olarak kullanılabileceği bulunmuştur.

124 SUMMARY: In this study, the interaction of DNA at the electrode surface in the solid state with ruthenium bipyridine ([Ru(bpy)3]2+) metal complex, polycyclic aromatic hydrocarbon benzo[a]pyrene (BaP) were studied electrochemically by using carbon paste electrode (CPE). The interactions of DNA at the electrode surface with methylene blue (MB), meldola blue (MDB) ve phenolphtalein (PPT) were studied electrochemically by using hanging mercury drop electrode (HMDE). The interaction sof double stranded DNA (dsDNA) and single stranded DNA (ssDNA) with these compounds were studied by using differential pulse voltammetry (DPV) and cyclic voltammetry (CV). The difference in the experimental parameters for this study (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; in addition, the detection limit and the reproducibility was determined. It was observed for the interaction of synthetic polynucleotides with [Ru(bpy)3]2+ and BaP that the signal of ssDNA modifed CPE was higher than the signal of the dsDNA modified CPE. The observed signals caused by the interaction of DNA with [Ru(bpy)3]2+, BaP, MB ve PPT in the decreasing way, respectively; ssDNA modified CPE, CPE, dsDNA modified CPE were found. However, the observed voltammetric signals caused by the interaction of DNA with MDB in the decreasing way, dsDNA modified CPE, CPE, ssDNA modified CPE were found. The similar results were also found with the oligonucleotides. In the study for the detection of the oligonucleotides related to the Microcystis spp. by using [Ru(bpy)3]2+, the conditions for hybridization were at first optimized. For the study of specificity, the voltammetric signals obtained from the interaction of the probe modified CPE with the non-complementary oligonucleotide modified CPE and from the interaction of the probe modified CPE with the two - bases mismatch containing oligonucleotide modified CPE were evaluated in comparison with the voltammetric signal obtained from the hybrid modified CPE. It was observed that [Ru(bpy)3]2+, BaP and MB, specifically interacts with the guanine bases. It was observed that PPT has a weak electrostatic interaction with DNA. It was also observed that MDB intercalates between the adjacent bases of dsDNA. MB and MDB were both found to be promising electrochemical hybridization indicators for DNA biosensors.