SERUM NMR T 1 DURULMASI İÇİN ÖNERİLEN TABAKA MODELİNDEN KİMYASAL DEĞİŞ-OLUŞ FORMÜLLERİNİN TÜRETİMİ

Transkript

1 D.Ü.Ziya Gökalp Eğitim Fakültei Dergi 0, (2008) SEU N DUULASI İÇİN ÖNEİLEN ABAKA ODELİNDEN KİYASAL DEĞİŞ-OLUŞ FOÜLLEİNİN ÜEİİ he Derivation o Chemical Exchange Formula or Serum N elaxation by Uing Layer odel Gülten KAVAK F. Şadan ULAK 2 Özet Bu çalışmada, protein hidrayonunun tabaka modeli göz önüne alınarak (bulk u, engellenmiş u, dönerek bağlı ve dönmeden bağlı u) erum / i (i: ve 2)durulmaı için bir ormül yazıldı. Yapılan heaplar onucunda elde edilen ormülün erbet u ile bağlı u araındaki hızlı kimyaal değiş-tokuşu anlatan ormül ile aynı olduğu görüldü. Bu onuç, bir protein çözeltinin erbet ve bağlı u durumları araındaki hızlı kimyaal değiş-tokuşa ait / i ormüllerinin, tabaka modeli ile önerilen ortalama ile aynı olduğunu önermektedir. Anahtar Kelimeler: H N, tabaka modeli, rölakayon zamanları, erum, kimyaal değiş-tokuş Abtract In th tudy, a ormula wa written or relaxation rate o erum / i (i: and 2) by uing the layer model o protein hydration (bulk water, hindered water, rotationally bound water, irrotatioanlly bound water). hen a new ormula, which imilar to the ormula related to at chemical exchange between ree and bound water, wa obtained rom the irt one. h reult ugget that the /i ormula baed on the layer model identical to that o the at chemical exchange between ree and bound tate. Key word: H N, layer model, relaxation time, erum, chemical exchange Giriş Serumun %8 ini albümin γ, α ve β-globülinleri gibi temel proteinlerden ve %92 i de udan oluşmaktadır. Serumdaki u, erum proteinlerine bağlanmakta ve ayrıca da erbet azda da bulunmaktadır. Protein çözeltilerindeki durulma ölçümleri için çok ayıda çalışma yapılmış ve değişik modeller önerilmiştir (Bertini, Fragai, Luchinat & Parigi, 2000; Bertini, Gupta, Luchinat, Schlörb, Luchinat & Schwalbe, 2005; Blicharka & ydzy, 979; Cameron, Ord & Fullerton 988; Dazkiewicz, Hennel & Luba, 963; 2 Yrd.Doç.Dr.; Dicle Üniveritei, Fen-Edebiyat Fakültei, Fizik Bölümü, Genel Fizik Anabilim Dalı, 2280-Diyarbakır, gulten@dicle.edu.tr Yrd.Doç.Dr.; Dicle Üniveritei, Fen-Edebiyat Fakültei, Fizik Bölümü, Genel Fizik Anabilim Dalı, 2280-Diyarbakır, adanulak@hotmail.com 54

2 Fullerton, Ord & Cameron, 986; Fullerton, Finnie, Hunter Ord & Cameron, 987; Gallier, ivet & Certaıne, 987; Gröch & Noack, 976; Halle, 2004). Bu modellerden biri de tabaka modelidir. abaka modeline göre bir proteinin etraındaki u, bulk u, etkilenmiş(engellenmiş) u ve proteinlere bağlı u (dönerek ve dönmeiz bağlı) u olarak ınılandırılabilir (Bertini, Gupta & Luchinat, 2005; Blicharka & ydzy, 979; Fullerton, Ord & Cameron, 986; Fullerton, Finnie, Hunter, Ord & Cameron, 987; Gröch & Noack, 976; Kavak, 2000). Bütün bu tabakalardaki uların birbirleri ile hızlı olarak değiştokuş yaptığı da bilinmektedir. Ayrıca protein çözelti dehidrayona uğratıldığında; önce bulk uyun, onra engellenmiş uyun, en onunda da bağlı uların tükendiği varayılmıştır. Her tabakaya ait uyun buharlaşmaı / in p/(proteinin kütlei/suyun kütlei) ne karşı graiklenmeinden elde edilen doğru parçaların vaıtaı ile temil edilebileceği de önerilmiştir. Diğer bir öyleyişle; / in p/ ya karşı graiklenmei ile, bulk uyun tükenişi boyunca birinci doğru, engellenmiş uyun tükenişi boyunca ikinci bir doğru ve bağlı uların tükenişi boyunca da yeni doğrular ortaya çıkacağı varayılmıştır (Cameron, Ord & Fullerton 988; Fullerton, Ord & Cameron, 986; Fullerton, Finnie, Hunter, Ord & Cameron, 987). Diğer taratan, protein çözeltilerinin durulmaının hızlı kimyaal değiş-tokuş ormülleri ile iade edildiği de bilinmektedir (Dazkiewicz, Hennel & Luba, 963; Kavak, 2000; Blicharka & ydzy, 979). Ancak tabaka modeli de hızlı kimyaal-değiş tokuş içerdiğine göre; tabaka modeline ait ormüller, hızlı-kimyaal değiş-tokuş ormüllerine indirgenebilmelidir. Bu işlem bu güne dek yapılmamış ve iki modelin alında eşdeğer olduğu ortaya konmamıştır. Bu çalışmada yukarda anlatılan varayımlar dikkate alınarak ve tabaka modeli geçerli ayılarak, erum durulmaı için bir ormül geliştirildi ve bu ormül hızlı kimyaal değiş-tokuşu iade eden en bait ormül biçimine indirgendi. eorik Bağıntının üretilmei Eğer tabaka modeli geçerli ve tabakalar araında hızlı kimyaal değiştokuş vara; ölçülen / oranı (i: = ve i:2 = 2 ) çeşitli tabakalar araındaki uyun bireyel / ve / 2 değerlerinin ortalamaı olarak verilir. Serumdaki proteinlerin etraında 4 tabakanın varlığı kabul edildiğinden, bu oran i:,2 () i olarak yazılır (Fullerton, Finnie, Ord & Cameron, 987; Gröch & Noack, 976). Burada: ölç ; ölçülen pin-örgü durulma oranını, 2 ölç ; ölçülen pin-pin durulma oranını,,,, nicelikleri ıraıyla; erbet, ötelemei engellenmiş, dönerek bağlı, dönmeiz bağlı uyun rakiyonlarını ve,, ve durulma oranları e ıraıyla, erbet, 55

3 ötelemei engellenmiş, dönerek bağlı ve dönmeiz bağlı uyun durulma oranlarını götermektedir. () denklemindeki terimler u u u u, (2) u + + =,.. (3) (4 ve b, (5) b (6) ( h b).. (7) şeklinde iade edilmektedir(2). (2) den (7) ye kadar olan denklemleri kullanarak, () denklemi üzerinde çalışalım. Bu durumda ölç b b u u u = b b b b ( ) u u b b b b u ( ( h b) ) u ölç b b b b ( )( h şekline girer. Köşeli parantez içindeki terim b) (8) u b b b b ( )( h b) şeklinde tanımlanıra, 8 denklemi 56

4 ormülüne indirgenir. Burada u u mc (9) m ve C olarak alınmıştır. Diğer yandan bir protein çözeltindeki ile protein konantrayonu araındaki ilişki mc (0) ölç u olarak verilir. Denklem 0 hızlı kimyaal değiş-tokuş varlığındaki durulmayı iade etmektedir (Dazkiewicz, Hennel & Luba, 963; Eley, Hey & Ward, 974). Bu denklem (Denklem 0), yukarda türetilen Denklem 9 ile aynı ormda olmaktadır. Denklem 0, adece erbet u ile bağlı u araındaki hızlı değiş-tokuşu anlatır ve u için iki durumu (erbet u bağlı u) ea alır. Formülün yapıındaki benzerlikten dolayı, 9 ormülü de erbet u ile bağlı u araındaki hızlı değiş tokuşu anlatacağı açıktır. Ancak bu kez tabakaları içeren temin yerine, adece bağlı u ve erbet u durumlarını dikkate alan bir eşdeğer tem düşünülmüştür. Bu demektir ki, iki durum araındaki hızlı kimyaal değiş-tokuşu anlatan Denklem 0, alında tabaka modelindeki ortalamayı temil etmektedir. artışma 960 lı yıllarda yapılan çalışmalarda protein çözeltilerindeki u, erbet u ve bağlı u olarak düşünülmüştür (Dazkiewicz, Hennel & Luba, 963). Daha onraki çalışmalarda, erbet u, engellenmiş u ve bağlı u olarak tabakaların ayıı artmıştır (Gallier, ivet & Certaıne, 987; Gröch & Noack, 976). Bağlı u tabakaı da, dönmeli bağlı ve dönmeiz bağlı olmak üzere, iki ayrı tabakaya dönüşmüştür (Cameron, Ord & Fullerton 988; Fullerton, Finnie, Hunter, Ord & Cameron, 987). Varayım olarak öne ürülen bu tabakalar, p/ ya karşı yapılan / ölçümleri yolu ile ortaya konulmaya çalışılmıştır (Cameron, Ord & Fullerton 988; Fullerton, Finnie, Hunter, Ord & Cameron, 987). Bazı çalışmalarda e bu tabakalardaki uyun durulma mekanizmaları ortaya konulmuştur(bertini, Fragai, Luchinat & Parigi, 2000; Yohıoki, 2002). Ancak tabakaların ayıı üzerinde özbirliği mevcut değildir (Cameron, Ord & Fullerton 988; Dazkiewicz, Hennel & Luba, 963; Fullerton, Ord & Cameron, 986; Fullerton, Finnie, Hunter, Ord & Cameron, 987; Gröch & Noack, 976; Gallier, ivet & Certaıne, 987; Pouliquen & Gallo, 200, Bertini, Fragai, Luchinat & Parigi, 2000; Yohıoki, 200). Grubumuz taraından yapılan benzer bir çalışmada e, derece derece ulandırılmış erum örneklerinden elde edilen m ve m 2 değerleri, ıraı ile 0.042(g/dl) - - ve 0.38(g/dl) - - olmaktadır.(yılmaz, Ulak & Batun, 2004). 57

5 Yine grubumuzca p/ ya karşı ölçülen erum durulma zamanlarının tabaka modeline göre yorumlanmaından elde edilen onuçların denklem 8 ve de 9 a yerleştirilmeinden benzer m ve m 2 değerleri elde olunmaktadır (Yılmaz, ez, Kavak, aylan & Yurt, 200). üm bu nedenlerle denklem 9 ile iade edilen teorik bağıntı, daha önce yapılan deneyel onuçlar ile tutarlıdır. Sonuç Bu inceleme, bir protein çözeltinin erbet ve bağlı u durumları araındaki hızlı kimyaal- değiş tokuşa ait / ormüllerinin, tabaka modelinden türetilebileceğini önermektedir. Kaynaklar Bertini, I, Fragai,., Luchinat, C. & Parigi, G. (2000). H ND proile o diamagnetic protein: a model-ree analy. agn. eon. Chem., 38, Bertini, I., Gupta, Y. K. Luchinat, C. Schlörb, C. & Schwalbe, H. (2005). N Spectrocopic detection o protein proton and longitudinal relaxation rate between 0.0 and 50 Hz, Angew. Chem, 7, Blicharka, B. & ydzy,. (979). Invetigation o protein denaturation by nuclear magnetic relaxation method, Acta Phyica Polonica, A56, Cameron, I. L, Ord, V. A. & Fullerton, G. D. (988). Water o hydration in the intra and extra cellular environment o human erythrocyte. Biochem.Cell.Biol., 66, Dakiewicz, O. K., Hennel, J. W. & Luba, B. (963). Proton magnetic relaxation and protein hydration, Nature, 200, Eley, D. D., Hey,. J. & Ward, A. J. I. (974). Nuclear agnetic eonance elaxation in Aqueou Bovine Albümin Solution, J.Chem.Soc.Faraday ranact.i, 5,06-3. Fullerton, G. D., Ord, V. A. & Cameron,I.L. (986). An evaluation o the hydration o lyozyme by a N titration method. Biochim.Biophy.Acta, 869, Fullerton, G.D., Finnie,. F., Hunter, K. E., Ord, A. & Cameron, I. L. (987). he ınluence o macromolecular polymerization on pin-lattice relaxation o aqueou olution, J.agn.eon.Imaging, 5, Gallier, J., ivet, P. & Certaıne, J.de. (987). H- and 2H-N tudy o bovine erum albumin olution. Biochimica et Biophyica Acta, 95,-8. Gröch, L. & Noack, F. (976). N relaxation invetigation o water mobility in aquueou bovine erum albumin olution. Biochimica et Biophyica Acta, 453, Halle, B. (2004). Protein hydration dynamic in olution: a critical urvey, Phil. ran.. Soc. Lond. B., 359, Kavak, G. (2000). Serum Proteinlerinin Spin-Örgü Durulma ekanizmalarının N ile incelenmei. Yayımlanmış doktora tezi, Dicle Üniveritei Fen Bilimleri Entitüü, Diyarbakır. Pouliquen, D. & Gallo, Y. (200). Phyicochemical propertie o tructured water in human albumin and gammaglobulin olution. Biochimie., 83, Yılmaz, A., Ulak F. Ş. & Batun,.S Proton and 2 relaxivitie o erum protein, agnetic eonance İmaging, 22(7)