Rács-csatolt interferometria enzimatikus hasítás valós idejű követésére

Rács-csatolt interferometria enzimatikus hasítás valós idejű követésére

Az elmúlt években a jelölésmentes optikai bioszenzorok egyre szélesebb körben kerültek alkalmazásra a kutatásokban és nagyban hozzájárultak számos biokémiai-, illetve biofizikai mechanizmus megértéséhez. Nagy előnyük, hogy még a rendkívül kis molekulatömegű hatóanyagok (100 Da alatti) kinetikai elemzésére is lehetőséget biztosítanak. [1]

Méréseimet rács-csatolt interferometria (GCI), egy hullámvezető interferometrián alapuló, nagyérzékenységű jelölésmentes optikai bioszenzor technika segítségével végeztem a WAVEdelta elnevezésű készüléken. A módszerrel molekuláris kölcsönhatások vizsgálatára, immobilizált ligandummal kölcsönhatásba lépő molekulák koncentrációjának, egyes kinetikai paramétereinek, illetve a kötőhelyek affinitási állandóinak meghatározására is lehetőség nyílik. A műszer rendkívüli érzékenysége abban is megmutatkozik, hogy segítségével már a 100 Da tömegű molekulák mérése is lehetségessé válik. Működésének alapja egy kitágított lézernyaláb, mely egy kétcellás folyadékkristály-modulátoron (LCM) keresztül világítja meg a GCI chipet. A megvilágító lézernyaláb mérő-, illetve referencia-nyalábokra van osztva, ezek pedig egy hullámvezető rétegbe vannak bevezetve optikai rácsok segítségével. A mérőnyaláb egy optikai ráccsal történő becsatolás után végighalad a hullámvezető rétegen. Miután a referencianyaláb is becsatolt, és a hullámvezetőben találkozik a mérőnyalábbal, a két nyaláb interferál egymással, és együttesen alakítják ki az interferencia jelet. Az eredő jel kicsatolódik egy 3. rácson keresztül a detektorba, ahol az eredő intenzitás és az interferencia mérhető. [1] [2] [3]

A mérési felület a GCI esetében a hullámvezető réteg azon része, ahol a mérőnyaláb végighalad, és ahol törésmutató-változás következik be az úgynevezett evaneszcens térben. Utóbbi a hullámvezető réteg felülete fölötti azon térrészt jelenti, ahol az elektromágneses hullám adott, a felülettől távolodva exponenciálisan lecsengő intenzitással jelen van. [2] [3]

A mérések során a PNGáz F (glikopeptidáz F) - mely az egyik legszélesebb körben alkalmazott és leghatékonyabb glikozidáz enzim glikoproteinek deglikolizálására - hasító hatását vizsgáltam a fetuin-A glikoprotein cukoregységeinek vonatkozásában. [4]

A fetuin-A egy igen sokrétű funkcióval rendelkező glikoprotein, mely főként az embrionális sejtekben és hepatocitákban fejeződik ki. Kutatások azt támasztják alá, hogy számos kórkép patogenezisében is fontos szerepet játszik. [5]

A mérések fő célja annak vizsgálata volt, hogy mekkora mértékű változás figyelhető meg a fetuin szénhidrátegységeinek felületi tömegsűrűségben a PNGáz F enzim deglikolizáló hatására. A kiértékelés során megállapítottam, hogy a glikoprotein cukoregységeinek felületi tömegsűrűsége csökkent, tehát a kutatómunka eredményes volt.

[1] Jankovics, H., Kovacs, B., Saftics, A., Gerecsei, T., Tóth, É., Szekacs, I., Vonderviszt, F., & Horvath, R. (2020). Grating-coupled interferometry reveals binding kinetics and affinities of Ni ions to genetically engineered protein layers.

[2] Peter Kozma, András Hámori, Sándor Kurunczi, Kaspar Cottier, Robert Horvath.

(2011). Grating coupled optical waveguide interferometer for label-free biosensing.

[3] Patko, D., Cottier, K., Hamori, A., & Horvath, R. (2012). Single beam grating coupled interferometry: high resolution miniaturized label-free sensor for plate based parallel

screening.

[4] https://international.neb.com/products/p0704-pngase-f#Product%20Information

[5] Chekol Abebe, E., Tilahun Muche, Z., Behaile T/Mariam, A., Mengie Ayele, T., Mekonnen Agidew, M., Teshome Azezew, M., Abebe Zewde, E., Asmamaw Dejenie, T., & Asmamaw Mengstie, M. (2022). The structure, biosynthesis, and biological roles of fetuin-A: A review.

szerző

• 
  Borbély Krisztina
  Egészségügyi mérnök szak, mesterképzés
  mesterképzés (MA/MSc)

konzulensek

• 
  Dr. Bonyár Attila
  Egyetemi docens, Elektronikai Technológia Tanszék
• 
  Dr. Horváth Róbert
  tudományos főmunkatárs, laborvezető, ELKH EK MFA Nanobioszenzorika Laboratórium (külső)

helyezés