dc.contributor.advisor | Salih, Bekir | |
dc.contributor.author | Güler Tokat, Ülkü | |
dc.date.accessioned | 2018-07-05T11:15:15Z | |
dc.date.available | 2018-07-05T11:15:15Z | |
dc.date.issued | 2018-06-27 | |
dc.date.submitted | 2018-06-07 | |
dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/11655/4598 | |
dc.description.abstract | Post-translational modifications of proteins, such as phosphorylation, glycosylation,
acetylation, ubiquitination and the other various post-translational modifications allow
the regulation of many cellular functions and intracellular signaling events.
Ubiquitination is a very common post-translational modification that plays a key role
in the regulation and degradation of many protein groups. Analysis of ubiquitination
and polyubiquitination is one of the most active study area in the field of proteomics.
Ubiquitination is actively involved in the onset and progression of diseases such as
cancer, metabolic syndromes, neurodegenerative diseases (Alzheimer, Parkinson,
Huntington), inflammatory disorders, autoimmunity (the formation of antibodies
against their own antigens in tissues), infection and muscular dystrophy. Identification
of ubiquitination sites and enlightenment of the binding mechanisms for
understanding the functions of ubiquitinated proteins are crucial in the development
of diagnostic and therapeutic methods for diseases. Since the level of posttranslationally
modified ubiquitinated proteins are very low in cells compared to their
native forms, the detection of ubiquitination and ubiquitination sites is quite difficult.
Analyzes needed for high sensitivity for the determination of ubiquitination sites are
performed by using mass spectrometric techniques, where the most accurate and
reliable results can be obtained in analyzes following a suitable enrichment method
iv
prior to the mass spectrometric analyses. In the scope of this thesis, based on the
Histon 2B peptide and ubiquitinated Histon 2B peptide, basic analysis of the study
was performed by optimizing various sample preparation and instrumental analysis
parameters using Matrix Assisted Laser Desorption Ionization Time-of Flight Mass
Spectrometry (MALDI-TOF-MS). As a result of the analyses, it was determined that it
is possible to observe the ubiquitination as a post-translational modification mass
spectrometrically by interpreting the peptide signals in the spectra of the reference
biomolecules. In the further studies, an E3 ubiquitin protein ligase UHRF1 (Ubiquitinlike,
containing PHD and RING finger domains, 1) was selected as an ubiquitinating
enzyme to elucidate the role of ubiquitination in cancer cell death. The
downregulation of UHRF1 in UHRF1_siRNA transfected cells proved that UHRF1_
siRNAs are specific to UHRF1 according to data analysis results of simultaneous
proteomics studies on UHRF1_siRNA transfected RKO cells and control RKO cells.
A significant increase in the number of detected ubiquitinated proteins was observed
after the enrichment studies performed with the immunoaffinity precipitation.
Therefore, it was decided that an efficient enrichment method for ubiquitination
detection assay is required for the trypsin digested peptides. In the last part of the
thesis, the poly-L-Lysine immobilized sol-gel, poly-L-arginine immobilized sol-gel,
poly-L-ornithine immobilized sol-gel, titanium, zirconium based sol-gels, sulfonyl
group containing surface, silk and finally, the cotton materials were incubated with the
digestion products of the monoubiquitinated Histone 2B peptide. As a result of this
enrichment experiments, it was found that the material with the best signal of
ubiquitination region was sulfonyl group containing anionic surface material and
could be used for the enrichment of ubiquitinated peptides in advanced studies. | tr_TR |
dc.description.tableofcontents | ÖZET ............................................................................................................................ i
ABSTRACT ................................................................................................................ iii
TEŞEKKÜR ................................................................................................................. v
İÇİNDEKİLER ............................................................................................................. vi
ŞEKİLLER .................................................................................................................. ix
SİMGELER VE KISALTMALAR ................................................................................. xii
1. GİRİŞ ................................................................................................................... 1
2. GENEL BİLGİLER ............................................................................................... 4
2.1. Ubikitin ve Ubikitinasyon .................................................................................. 4
2.2. Ubikitinasyon Bölgesi Tayini ............................................................................ 7
2.3. Tek Bir Protein İçin Ubikitinasyon Bölgesinin Belirlemesi ................................. 8
2.4. Ubikitinasyon Bölgelerinin Tanımlanmasında Kütle Spektrometrisi Temelli
Proteomik Yaklaşımlar ............................................................................................ 9
2.4.1. Ubikitinasyon Bölgelerinin Kütle Spektrometresi İle Tanımlanmasının
İlkeleri .................................................................................................................. 9
2.4.2. Ubikitinasyon Bölgelerinin MALDI-TOF-MS İle Tanımlanması ................ 12
2.4.3. LC-MS/MS İle Hedef Proteinin Ubikitinasyon Bölgelerinin Belirlenmesi .. 14
2.5. Proteom Düzeyinde Ubikitinasyon Bölgelerinin Tanımlanması ...................... 15
2.5.1. Hücrelerde Ubikitinasyona Uğramış Proteinlerin İzolasyonunda Ubikitin
Etiketlenmesi ..................................................................................................... 15
2.5.2. Ubikitinasyona Uğramış Proteinlerin İzole Edilmesinde Anti-Ubikitin
Antikorlarının Kullanımı ..................................................................................... 19
2.5.3. Ubikitin Bağlanma Bölgeleri Üzerinden Poliubikitinasyona Uğramış
Proteinlerin Tanımlanması ................................................................................. 21
2.6. Proteom Düzeyinde Ubikitinasyon Bölgelerinin Tanımlanması İçin Ubikitin
Kalıntılarının Profillenmesi .................................................................................... 23
2.6.1. Anti-Diglisin Lizin Antikorlarının Geliştirilmesi .......................................... 23
2.6.2. Diglisin Modifiye Lizinleri Hedefleyen Monoklonal Antikorların Üretim
Stratejileri .......................................................................................................... 24
2.6.3. Anti-Diglisin Lizin Antikorlarının Karakterizasyonu ................................... 24
2.7.1. Ubikitın Kalıntısı İçeren Peptidlerin Anti-Diglisin Lizin Antikorları ile
İmmünoçöktürülmesi ......................................................................................... 26
2.7.2. Ubikitinasyon Bölgelerınin Yanlış Keşif (False-Posıtıve) Tanımlanmasını
Azaltmak İçin Yüksek Çözünürlüklü Kütle Spektrometrelerinin Kullanılması ..... 28
2.7.3. İzobarik Modifikasyonu Azaltmak İçin Kütle Spektrometresi Veritabanı
Araması ve Örnek Hazırlamanın İyileştirilmesi .................................................. 28
2.8. C-Terminalinden Diglisin İle Modifiye Edilmiş Lizin İle Peptitlerin Tanımlanması
.............................................................................................................................. 29
2.9. Ubikitinasyon Bölgelerinin Tanımlanmasının İyileştirilmesi İçin Proteomik
Teknikler ............................................................................................................... 30
2.10. Ubikitin Kalıntısı Profilleme Yaklaşımının Kısıtlaması .................................. 30
2.11. Ubikitin Kalıntısı Profilleme Tekniğinin Uygulamaları ................................... 31
2.12. Protein Ubikitinasyonunun Farklı Düzenleyici Fonksiyonlarının Keşfi .......... 31
2.13. Özgün E3 Ligazları Tarafından Düzenlenmiş Ubikitinasyon İşlemlerini
Profilleme .............................................................................................................. 32
2.14. Ubikitin Kalıntısı Görüntüleme Yaklaşımının Gelecekteki Uygulamaları ...... 33
2.14.1. Belirli Ubikitin Zinciri Bağlantısıyla Ubikitinasyon İşlemlerinin Belirlenmesi
.......................................................................................................................... 33
2.14.2. Hücre Sinyal Yollarıyla Oluşan Ubikitinasyon İşlemlerinin Tayini .......... 33
2.14.3. Ubikitin Proteazom Sistemindeki Etkileşim Ağının Aydınlatılması ......... 33
3. DENEYSEL ÇALIŞMALAR ................................................................................... 35
3.1. Bölüm 1: Protein Ubikitinasyonunun Referans Biyomoleküller Üzerinde Kütle
Spektrometrik Olarak İncelenmesi ........................................................................ 35
3.1.1. Referans Peptit Üzerinde Sıcaklığın Özgün Olmayan Ubikitinasyon
Oluşumuna Etkisinin İncelenmesi ...................................................................... 38
3.2. Bölüm 2: Kütle Spektrometrik Yöntemlerle Kanser Hücrelerinde Ubikitin
Protein Ligazlarının Rollerinin Aydınlatılması ........................................................ 41
3.2.1. Ubikitinasyon Veri Analizi ........................................................................ 41
3.2.2. Ubikitinasyon Üzerine Kurulan Hipotez ................................................... 42
3.2.3. UHRF1 siRNA Transfeksiyonu Yapılmış Rko Hücrelerinde Hücre Canlılığı
Tayini ................................................................................................................. 43
3.2.4. UHRF1 siRNA Transfeksiyonu Yapılmış Ve İlaç Verilmiş RKO
Hücrelerinde Hücre Canlılığı Tayini ................................................................... 44
3.2.5. UHRF1 siRNA Transfeksiyonu Yapılmış RKO Hücreleri Üzerinde Etiketsiz
Proteomiks Çalışması ........................................................................................ 44
3.2.6. Ubikitin Kalıntı Motifi (K-E-GG) İmmünoafinite Küreleri’ Ni Kullanılarak
Hücre Lizatlarından Ubikitinasyona Uğramış Peptitlerin Zenginleştirilmesi İçin
UHRF1 siRNA Transefksiyonu Yapılmış RKO Hücreleri Ve Kontrol RKO
Hücreleri Üzerinde Gerçekleştirilen Proteomiks Çalışmaları ............................. 46
3.2.7. Ubikitinasyona Uğramış Proteinleri Ve Peptitleri Belirlemek Amacıyla
HCT116, RKO AND A375 Hücreleri Üzerinde Gerçekleştirilen Proteomiks
Çalışmalarının Veri Analizleri ............................................................................ 48
3.2.8. UHRF1 siRNA Transfeksiyonu Yapılmış Hücrelerde Hücre Canlılığı Testi
Sonuçları ........................................................................................................... 48
3.2.9. UHRF1 siRNA ve İlaç Transfeksiyonu Yapılmış Hücrelerde Hücre Canlılığı
Testi Sonuçları .................................................................................................. 49
3.2.10. UHRF1 siRNA Transfeksiyonu Yapılmış RKO Hücreleri Üzerinde
Etiketsiz Proteomiks Çalışması Sonuçları ......................................................... 54
3.2.11. Ubikitin Kalıntı Motifi (K-E-GG) İmmünoafinite Küreleri’ Ni Kullanılarak
Hücre Lizatlarından Ubikitinasyona Uğramış Peptitlerin Zenginleştirilmesi İçin
UHRF1 SİRNA Transefksiyonu Yapılmış RKO Hücreleri Ve Kontrol RKO
Hücreleri Üzerinde Gerçekleştirilen Proteomiks Çalışmaları Sonuçları ............. 55
3.3. Bölüm 3: Ubikitinasyona Uğramış Peptidlerin Zenginleştirmesi İçin
Kullanılabilecek Yüzeylerin Belirlenmesi ............................................................... 60
3.3.1. Kullanılan Yüzeyler .................................................................................. 61
3.3.2. Sülfonik Asit Fonksiyonel Grubu İçeren Adsorban Üzerinde Zenginleştirme
.......................................................................................................................... 61
3.3.3. Metal İçeren Sol-Jel Yüzeylerde Zenginleştirme...................................... 63
3.3.4. PAMUK ve İPEK ÜZERİNDE ZENGİNLEŞTİRME .................................. 66
3.3.5 Poli-L-Lizin, Poli-L-Arjinin, Poli-L-Ornitin İçeren Sol-Jel Malzemeleri İle
Zenginleştirme ................................................................................................... 68
4. SONUÇLAR .......................................................................................................... 73
4.1. Bölüm 1 İçin Sonuçlar .................................................................................... 73
4.2. Bölüm 2 İçin Sonuçlar .................................................................................... 74
4.3. Bölüm 3 İçin Sonuçlar .................................................................................... 76
5. KAYNAKLAR ........................................................................................................ 77
EKLER ...................................................................................................................... 88
ÖZGEÇMİŞ .............................................................................................................. 96 | tr_TR |
dc.language.iso | tur | tr_TR |
dc.publisher | Fen Bilimleri Enstitüsü | tr_TR |
dc.rights | info:eu-repo/semantics/openAccess | tr_TR |
dc.subject | ubikitinasyon | |
dc.subject | proteomiks | |
dc.subject | maldi-tof -ms | |
dc.subject | histon 2b | |
dc.subject | uhrf1 | |
dc.subject | sirna | |
dc.subject | rko | |
dc.subject | peptid zenginleştirme | |
dc.title | Kütle Spektrometrisi İle Proteinlerin Ubikitinasyon Bölgelerinin Düşük Derişimlerde Belirlenmesi | tr_TR |
dc.type | info:eu-repo/semantics/doctoralThesis | tr_TR |
dc.description.ozet | Proteinlerin; fosforilasyon, glikozilasyon, asetilasyon, ubikitinasyon ve diğer posttranslasyonel
modifikasyonları birçok hücresel işlevin ve hücre içi sinyal olaylarının
düzenlemesine olanak sağlamaktadır. Ubikitinasyon; birçok protein grubunun
düzenlenmesi ve bozunmasında anahtar rol oynayan, çok fazla rastlanan bir posttranslasyonel
modifikasyon türüdür. Proteomiks alanında ubikitinasyon ve
poliubikitinasyon analizleri, en aktif çalışma alanlarından biri olarak öne çıkmaktadır.
Kanser, metabolik sendromlar, nörodejeneratif hastalıklar (Alzheimer, Parkinson,
Huntington), inflamatuar bozukluklar, otoimmünite (kendi dokularındaki antijenlere
karşı antikor oluşması), enfeksiyon ve kas erimesi gibi hastalıkların başlangıç ve
ilerlemelerinde ubikitinasyon aktif olarak rol almaktadır. Ubikitinasyona uğramış
protein fonksiyonlarının anlaşılması için ubikitinasyon bölgelerinin tespit edilmesi ve
bağlanma mekanizmalarının aydınlatılması, hastalıkların teşhis ve tedavi
yöntemlerinin geliştirilmesinde son derece önemlidir. Hücrelerde, ubikitinasyon posttranslasyonel
modifikasyonuna uğramış protein düzeyi onların original haldeki
derişimlerine göre oldukça düşük olduğundan, ubikitinasyon tayini ve ubikitinasyon
bölgelerinin tespiti oldukça zordur. Ubikitinasyon bölgelerinin yüksek hassasiyet ile
tayin edilmeleri, uygun bir zenginleştirme metodunu takiben gerçekleştirilen
analizlerde en hassas ve güvenilir sonuçların elde edilebileceği kütle spektrometrik
teknikler kullanılarak yüksek hassasiyette yapılmaktadır. Tez kapsamında, öncelikle
ii
Histon 2B peptidi ve ubikitinasyona uğramış Histon 2B peptidi model olarak alınmış
ve araştırma laboratuvarımızda bulunan matriks yardımlı lazer desorpsiyon
iyonlaşmalı uçuş zamanlı kütle spektrometresi (MALDI-TOF-MS) kullanılarak çeşitli
örnek hazırlama ve cihaz analiz parametreleri optimize edilerek çalışmayla ilgili temel
analizler gerçekleştirilmiştir. Yapılan analizler sonucunda referans biyomoleküllere ait
spektrumlardaki peptit sinyallerinin yorumlanması ile ubikitinasyon post-translasyonel
modifikasyonun kütle spektrometrik olarak izlenmesinin mümkün olduğu tespit
edilmiştir. İleri çalışmalarda ise, ubikitinasyon enzimi olarak kanser hücresi ölümünde
ubikitinasyonun rolünü aydınlatmak için bir E3 ubikitin protein ligazı olan UHRF1
(Ubiquitin-like, containing PHD and RING finger domains, 1) seçilmiştir.
UHRF1_siRNA’ ları verilmiş RKO hücreleri ve kontrol RKO hücreleri üzerine
yürütülen eş zamanlı proteomiks çalışmalarında yapılan veri analizlerinin sonuçlarına
göre, siRNA eklenen hücrelerde UHRF1 down-regülasyonu gözlenmesi,
UHRF1_siRNA'larının UHRF1'e özgü olduğunu kanıtlamıştır. İmmünoafinite
çöktürme ile gerçekleştirilen zenginleştirme çalışmalarından sonra tespit edilen
ubikitinasyona uğramış proteinlerin sayısında büyük bir artış gözlenmiştir. Dolayısıyla
tripsin parçalaması sonucu elde edilen peptitler üzerinde ubikitinasyon tayinine özgü
etkin bir zenginleştirme işleminin gerçekleştirilmesinin şart olduğu sonucuna
varılmıştır. Tezin son kısmında, amin fonksiyonel grupları içeren sol jel, poli-L-Lizin
immobilize sol-jel, poli-L-arjinin immobilize sol-jel, poli-L-ornitin immobilize sol-jel,
titanyum, zirkonyum ve tantalyum temelli sol-jeller, sülfonil grubu içeren anyonik
yüzey, ipek ve son olarak pamuk malzemeleri monoubikitinasyona uğramış Histon 2B
peptidinin parçalanma ürünleri ile inkübe edilmiştir. Bu zenginleştirme amaçlı
gerçekleşetirilen deneyler sonucunda, ubikitinasyon bölgesine ait sinyalin en iyi
gözlendiği malzemenin sülfonil grubu içeren anyonik yüzey malzemesi olduğu ve ileri
çalışmalarda ubikitinasyona uğramış peptidlerin zenginleştirilme işleminde
kullanılabileceği tespit edilmiştir. | tr_TR |
dc.contributor.department | Kimya | tr_TR |
dc.contributor.authorID | 10196298 | tr_TR |