Master Degree / Yüksek Lisans Tezleri
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/3008
Browse
9 results
Search Results
Master Thesis Machine Learning-Assisted and Fluorescence Protein-based Biosensor Design for Amyloid-Beta Detection(01. Izmir Institute of Technology, 2025) Baydur, Şefika; Uyar, Arzu; 03.01. Department of Bioengineering; 03. Faculty of Engineering; 01. Izmir Institute of TechnologyYeşil Floresan Proteinler (GFP) ve kimerik türevleri, floresans temelli biyolojik çalışmalarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu tezde, floresan ve floresan olmayan GFP varyantları arasındaki yapısal ve dinamik farklılıkları araştırmak için moleküler dinamik (MD) simülasyonları kullanılmıştır. MD simülasyonları sırasında, floresan GFP varyantları tarafından oluşturulan konformasyonlar 'floresan' sınıfına, floresan olmayan varyantların konformasyonları ise 'floresan olmayan' sınıfına atanmıştır. Elde edilen konformasyonların alfa karbon (Cα) koordinatları, makine öğrenimi (ML) uygulamaları için üç boyutlu bir veri seti oluşturmuştur. Bu iki durumu dinamik özelliklerine göre sınıflandırmak amacıyla Doğrusal Diskriminant Analizi (LDA) uygulanmıştır. Bu bulgulara dayanarak, literatürdeki patentli bir vektör yapısı temel alınarak, amiloid-β 1–42 ve GFP'yi 14 amino asitlik bir bağlayıcı aracılığıyla birleştiren hesaplamalı bir kimerik GFP modeli oluşturulmuştur. Kimerik protein AlphaFold kullanılarak modellenmiş ve yapısal stabilitesini değerlendirmek için MD simülasyonlarına tabi tutulmuştur. Floresan sinyal üretme potansiyelini değerlendirmek amacıyla, tetramerik ve monomerik Aβ₁₋₄₂ proteinleri kimerik GFP yapısına moleküler kenetleme ile yerleştirilmiş ve yeni kompleksler oluşturulmuştur. Her bir kompleks MD simülasyonlarına tabi tutulmuş ve konformasyonları daha sonra LDA modeli kullanılarak analiz edilmiştir. Bu bütüncül hesaplamalı yaklaşım, GFP tabanlı biyosensörlerin yapısal dinamikleri ve bunların amiloid tespiti potansiyeli hakkında içgörüler sunmaktadırMaster Thesis Investigation of Aminoethyl Methacrylate Polymers for in Vivo Delivery of Mrna(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Esmer, Ayça; Zareıe, Esma Volga BulmuşGüvenli ve etkili gen tedavileri için viral olmayan vektörlere büyük bir ihtiyaç vardır. Özellikle mRNA (mesajcı RNA) temelli gen tedavileri için polimerik vektörlerin kullanımı çok sınırlıdır. Bu tez kapsamında, zebra balığı embriyoları kullanılarak yeni geliştirilen bir polimerik vektörün in vivo transfeksiyon etkinliğinin, bilinen lipidik ve polimerik vektörlerle karşılaştırmalı olarak ön araştırmasının yapılması amaçlanmıştır. Bu amaç doğrultusunda, blok kopolimer, poli(oligo(etilen glikol) metakrilat)-b-poli(2-(amino)etil)amino)etil metakrilat, P(OEGMA)42-b-P(AEAEMA)48 ile Lipofectamine 3000 ve dallanmış polietilen iminin (PEI) (25 kDa) mRNA transfeksiyon etkinliği zebra balığı embriyoları modeli üzerinde in vivo olarak incelenmiştir. Çalışılan aralıkta en iyi uygulama bölgesi ve yöntemi, mRNA dozu, türü ve gelişim aşamasını belirlemek için önce çıplak mRNA veya Lipofectamine-mRNA kompleksleri kullanılarak birçok optimizasyon deneyi gerçekleştirildi. Optimizasyon deneylerinden elde edilen sonuçlar göz önünde bulundurularak, GFP-mRNA (2000 ng) ve N/P oranı 3.6 veya 7.3 olan P(OEGMA)42-b-P(AEAEMA)48 ile oluşturulan polipleksler, GFP ifadesini gözlemlemek için döllenmeden 48 saat sonraki gelişim aşamasında olan zebra balığı embriyolarının perikardiyal boşluğuna enjekte edildi. Karşılaştırma için çıplak mRNA, çıplak embriyolar, Lipofektamine-mRNA kompleksi ve PEI-mRNA polipleksleri kullanıldı. Örnekler enjeksiyondan 24 saat sonra konfokal mikroskobu kullanılarak görselleştirildi ve Image J ile analiz edildi. Blok kopolimer, altın standart polimerik vektör PEI ile karşılaştırılabilir transfeksiyon etkinliği gösterdi. Bu çalışmada elde edilen ön sonuçlar, mRNA tabanlı gen tedavileri için potansiyel bir polimerik vektör olarak P(OEGMA)42-b-P(AEAEMA)48'in in vivo uygulamaları üzerine daha fazla araştırma yapılmasının önünü açmaktadır.Master Thesis Development and Characterization of Surface-Modified Emulsion Templated Scaffolds for Tissue Engineering Applications(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Kocagöz, Mehmet; Dikici, Betül Aldemir; Zareıe, Esma Volga BulmuşEmülsiyon şablonlama, yüksek ve açık gözeneklilik sağlayan avantajlı bir iskele üretim yöntemidir. Bu yöntemde hidrofobik polimerlerin su ile karıştırılmasıyla yağ içerisinde su (w/o) emülsiyonları elde edilir. İç faz hacmi %74'ün üzerinde olan polimerize emülsiyonlar, yüksek iç fazlı emülsiyonlar (PolyHIPE'ler) olarak adlandırılır. Polikaprolakton, doku mühendisliğinde yaygın olarak kullanılan sentetik, biyolojik olarak bozunabilen ve biyouyumlu bir polimerdir, ancak malzemenin hidrofobik karakteri hücre-materyal etkileşimlerini sınırlamaktadır. Bu nedenle, bu çalışma kapsamında, emülsiyon şablonlama yöntemi ile üretilmiş, polikaprolakton tetrametakrilat (4PCLMA) esaslı iskelelerin biyolojik performanslarını artırmak için iskelelerin alkali muamelesi ve elde edilen iskelelerin karakterize edilmesi amaçlanmıştır. İlk olarak halka açma polimerizasyonu ile 4PCLMA pre-polimeri sentezlenmiş ve metakrilat grupları ile fonksiyon kazandırılmıştır. 4PCLMA ~%97 metakrilasyon derecesi ile başarıyla sentezlenmiş, 4PCLMA esaslı PolyHIPE'ler emülsiyon şablonlama yöntemi ile üretilmiş, üç farklı konsantrasyonda ve inkübasyon süresinde sodyum hidroksit (NaOH) ile muamele edilmiştir. NaOH işleminin iskelelerin morfolojileri, kütle kaybı, su tutma kapasitesi, mekanik özellikleri, yüzey alanı, hidrofilisitesi ve biyolojik performansı üzerindeki etkileri araştırılmıştır. NaOH uygulamasının iskelelerin ağırlığını ve mekanik mukavemetini azalttığı ancak aynı zamanda iskelelerin su tutma kapasitesini, hidrofilisitesini, yüzey alanını ve protein adsorpsiyon kapasitesini artırdığı görülmüştür. NaOH işleminden sonra PolyHIPE'lerdeki kimyasal değişiklikler spektroskopi ile doğrulanmıştır. In vitro sonuçlar, NaOH uygulamasının L929 hücreleri üzerinde sitotoksisiteye neden olmadığını ve Saos-2 hücrelerinin tutunma ve çoğalma davranışını olumlu yönde etkilediğini göstermiştir. Bu çalışma sonucunda NaOH muamelesinin, emülsiyon şablonlama ile üretilmiş doku iskelelerinin hidrofilisitesini ve biyolojik performansını artırmak adına alternatif bir yüzey modifikasyon yöntemi olarak kullanılabileceği gösterilmiştir.Master Thesis Characterization and Biofabrication of Keratinocytes at the Single-Cell Level in Normal and Pathological Conditions(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Kara, Alara; Özçivici, EnginKeratinositler cildin korunması ve dolayısıyla genel sağlık için çok önemlidir. Yapısal bütünlüğü ve yara iyileşmesini desteklemek amacıyla hücre kültürü çalışmalarında sıklıkla modellenmektedirler. Bu çalışma, keratinosit yoğunluğunu tek hücre düzeyinde ölçmek için manyetik kaldırma tekniğini kullanarak hassas yöntemler geliştirmeyi ve ölçümlerdeki varyasyonların normal ve patolojik koşullarda keratinosit davranışını ve işlevini nasıl etkilediğini araştırmayı amaçlamaktadır. Buna ek olarak, MagLev teknolojisi aracılığıyla 3D keratinosit yapıları oluşturmayı ve bunların doku mühendisliği için yapısal bütünlüğünü ve işlevselliğinin değerlendirilmesi amaçlanmaktadır. Bu çalışmada, manyetik alandaki davranışlarını incelemek için dört farklı HaCaT hücre grubu kullanılmıştır. Tek hücre yoğunluğu ölçümlerimiz, özellikle G45E grubunda HaCaT hücreleri için standardizasyon ve tekrarlanabilirliği gösteren önemli farklılıklar ortaya koymuştur. Önceki çalışmalarda çeşitli hücre tiplerinin yoğunluğu belirlenmiştir, ancak keratinositler bu bağlamda ilk kez incelenmiştir. Biyofabrikasyon deneylerinde, G45E grubunda deneysel standardizasyonumuzu daha da doğrulayan önemli levitasyon yüksekliği farklılıkları kaydedilmiştir. Agaroza aktarılan manyetik levitasyon kültürü, dağınık yapılar oluşturan doğrudan aktarıma kıyasla daha tutarlı sferoid yapılarla sonuçlanmıştır. Böylece, keratinosit yapıları manyetik kaldırma ile bütünlüklerini korumuş ve daha fazla 3D kültürü oluşumunu kolaylaştırmıştır. Sonuçlar keratinositlerin biyofiziksel özelliklerinin anlaşılmasını geliştirmekte ve etiketsiz, iskelesiz manyetik kaldırmanın doku mühendisliği için pratik bir alternatif olabileceğini göstermektedir. Bu yaklaşım negatif manyetoforez yoluyla, geleneksel iskeleler olmadan karmaşık 3D yapılar oluşturmak için hücre ve doku düzeyinde biyomühendislik çalışmalarına önemli bir potansiyel sunmakta ve yeni, yoğunluğa dayalı bir tespit yöntemi sağlamaktadır.Master Thesis High-Throughput Selection of Mineralizing Peptides(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Çulha, Gizem; Toptan, Fatih; Yücesoy, Deniz Tanıl3,4 milyar yılı aşkın protein evrimi boyunca Doğa Ana, biyomineral oluşumunu düzenleyen ve kontrol eden moleküler yollar geliştirmiştir. Biyolojik sert dokuların mükemmel hiyerarşik yapıları ve çok işlevli özellikleri uzun süredir malzeme bilimcilerine ve mühendislerine ilham kaynağı olmuştur. Proteinler tarafından sentezlenen bu doğal kompozitler, inorganik katıların çekirdeklenmesini ve büyümesini kolaylaştırır ve böylece organizmalarda mineral oluşumunu yönlendirir. Biyomineralizasyon yaşam için gerekli olmasına rağmen; düzensizliği önemli sağlık sorunlarına yol açabilir. Bu nedenle, bu mekanizmayı anlamak anormal mineral birikimiyle ilişkili hastalıklara yönelik tedavilerin geliştirilmesi açısından çok önemlidir. Nano ölçekte biyolojiden ilham alan bu tezin amacı, derin yönelimli evrim yaklaşımıyla doğal proteinlere benzer şekilde hidroksiapatit (HAp) mineralizasyonunu yönetebilen kısa katalitik peptitleri tanımlamaktır. Sonuçlarımız, benzersiz dizilere sahip peptitlerin tanımlandığını gösterdi. XRD ve FTIR analizleri yoluyla yapılan yapısal karakterizasyon, bu peptitlerin varlığında hidroksiapatit oluşumunu doğruladı. Bununla birlikte, kinetik ölçümler bu peptitlerin fizyolojik koşullar altında kalsiyum fosfat mineralizasyonunu on beş kat daha hızlı katalize ettiğini ortaya çıkardı. Bu peptitlerin, kalsiyum ve fosfat ile desteklenmiş sulu ortamda sergilediği hızlı mineralizasyon kinetiği, demineralize olmuş dokuların onarılması ve patolojik biyomineralizasyon ile ilişkili hastalıkların tedavisi için güçlü bir potansiyele işaret etmektedir. Aynı zamanda, bu peptit dizileri, diş jelleri ve diş macunu formülasyonları dahil olmak üzere klinik ürünlerin geliştirilmesinde, kemik rejenerasyonu tedavilerinde ve kontrollü mineralizasyonun önemli olduğu diğer tıbbi uygulamalarda temel unsurlar olarak hizmet edebilirMaster Thesis Development of Magnetic and Image Based Cell Cytometry Techniques(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Keleş, Şeyda; Tekin, Hüseyin CumhurAkış sitometrisi çeşitli parametreler kullanılarak hücrelerin veya tek hücre özelliklerinin ölçülmesine olanak tanır. Bu tezde etiketlemeye gerek kalmadan hücrelerin veya mikropartiküllerin farklı yoğunluklarına göre ayrıştırılmasına olanak tanıyan manyetik levitasyon yöntemi kullanılmıştır. Ayrıca mikroakışkan çip içindeki mikropartiküllerin ve hücrelerin akış koşulları altında yoğunluğunu ölçen derin öğrenme tabanlı yeni bir görüntü sitometri tekniği üstünde çalışılmıştır. Bu bağlamda You Only Look Once (YOLO) algoritmasını kullanılarak parçacık yarıçapının ve levitayon yüksekliklerinin otomatik ve doğru analizini sağlayan bir yöntem geliştirilmiştir. Bununla birlikte farklı iki yoğunluğa sahip mikroparçacıklar birbirinden başarılı şekilde yoğunluklarına göre ayrıştırılmıştır. Devamında aynı şekilde insan monosit hücresinin (U-937) ölü ve canlı analizi yapılmıştır. Böylece, geliştirilen görüntü tabanlı sitometri yöntemi, mikropartiküllerin ve hücrelerin yoğunluklarına ve yarıçaplarına göre otomatik analizini kolaylaştırmıştır. Bu yaklaşım farklı uygulamalar için mikropartikül/hücre popülasyonlarının gerçek zamanlı, etiketsiz tanımlanmasına imkan tanıyabilecektir. Ayrıca bu sistemin akış altında ayrıştırma amacı ile kullanılabilmesi için mikrovalfler üzerinde çalışmalar gerçekleştirilmiştir. Bu kapsamda mikro pnömatik valf üretimi üzerinde çalışılmıştır. Polidimetilsiloksan (PDMS) membran yapıları ile oluşturulan pnömatik valfler, sağlam işleyişleri sayesinde hızlı akış manipülasyonuna olanak tanımaktadır. 3B baskı yöntemi ile üretilen kalıplar kullanılarak pnömatik valf yapıları hızlı ve basit bir şekilde üretilmiştir. Ayrıca, bu valfler çok düşük basınçlarda kapatılabilir ve manyetik levitasyon kurulumunda kullanılabilir olduğu gösterilmiştir. Bu nedenle, sunulan teknikle gelecekteki çalışmalarda yeni manyetik levitasyon tabanlı sitometri uygulamaları yürütülebilir.Master Thesis Identification of Allosteric Control in Proteins Using Computational Methods(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Güneş, Sude; Uyar, Arzu; Sezgin, Hümeyra TaşkentThe prediction of orthosteric, allosteric, and cryptic sites through computational approaches is significant for drug discovery studies. To this extent, a ligand binding site prediction method called Essential Site Scanning Analysis (ESSA) was used to investigate allosteric and cryptic sites of TEM-1 beta-lactamase, cell division protein kinase 2, and galactokinase by applying various cutoff values (7 Å, 10 Å, 11 Å, and 13 Å) and combining 10/20 modes in this study. On the other hand, molecular dynamics (MD) and ClustENMD were performed to investigate hGALK1 enzyme dynamics. In addition, Principal Component Analysis (PCA) was applied to investigate collective motions in the presence and the absence of an allosteric inhibitor in hGALK1. The ligand binding sites of hGALK1 were investigated using frames obtained from MD and ClustENMD. According to the findings, the application of combined 10/20 modes improved the success of the ESSA method. Moreover, binding site prediction success demonstrated variation in the presence of different cutoff values and conformations. Different cutoff values demonstrated success in the prediction of allosteric and orthosteric sites highlighting the role of contacting atoms in the Gaussian Network Model (GNM) calculations. To this extent, the combination of results from various cutoff values has the potential to improve the allosteric site prediction success of the ESSA method.Master Thesis Investigation of Conformational Changes in Antibodies Using Computational Methods(01. Izmir Institute of Technology, 2024) Aygen, Mehmet Emin; Uyar, ArzuAntikorlar, insan vücudunda lenf düğümlerinde ve kanda dolaşan, antijenleri tespit ve nötralize eden büyük proteinlerdir. Antijenler epitop bölgelerinden etkileşime girerken, antikorlar paratop bölgelerinden etkileşime girerek spesifik olarak birbirlerine bağlanırlar. Proteinler olarak antikorlar dinamik yapılardır ve konformasyonel değişikliklere uğrarlar. Antijenler ve antikorlar arasındaki spesifik bağlanmanın bir sonucu olarak, her iki yapıda da büyük veya küçük konformasyonel değişikliklere yol açan bir alosterik etki meydana gelebilir. Hesaplamalı bilimler yöntemleri kullanılarak antikorlar, antijenler ve bunların komplekslerindeki alosterik etkinin detaylı olarak çalışılmadığı görülmüştür. Bu tez, antijen-antikor etkileşimi sonucunda oluşan kompleks yapıda alosterik değişimlerin meydana geldiği kritik amino asit bölgelerinin hesaplamalı yöntemler kullanılarak belirlenmesini amaçlamaktadır. Bu amaca ulaşmak için Protein Veri Bankası'ndan (PDB) seçilen yapılara 'Temel Bölge Tarama Analizi (ESSA)' yöntemi uygulanarak antijen ve antikorlar üzerindeki olası ligand/protein bağlanma bölgeleri tahmin edilmiştir. Antikorlar, özellikle tamamlayıcılığı belirleyen bölgeler (CDRs) ve antijenler üzerindeki kritik amino asitler incelenen çoğu yapı için başarılı bir şekilde tahmin edilmiştir. Ayrıca, başarısız olunan yapılar için ilave araştırmalar yapılmış ve 'ClustENMD' yöntemi kullanılarak konformasyonel örneklemeler geliştirilmiştir. İyileşmiş ESSA sonuçları elde edilmiş ve CDR'lar üzerindeki bazı amino asitler tespit edilmiştir. Yapı dinamiği üzerinden potansiyel bir alosterik etkiye sahip kritik amino asitlerin tespiti, terapötik monoclonal antikorların (mAb) geliştirilmesine potansiyel olarak katkıda bulunabilir. Bu tez, antikorların ve antijenlerin içsel dinamiklerinin daha iyi anlaşılmasını ve gözlemlenmesini sağlayacaktır.Master Thesis Enhancing L-Asparaginase Catalytic Activity for Improved Antileukemic Activity: a Computational Study on Thermococcus Kodakarensis L-Asparaginase Mutations(2023) Ekmekci, Pelinsu; Eraltuğ, Nur Başak Sürmeli; Karataş, DenizIn this study, thermostable Thermococcus kodakarensis L-asparaginase (TkA) enzyme, which lacks glutaminase activity, was studied for its structural and dynamic properties. The structural and dynamic properties of TkA, was investigated in its apo state and with the L-asparagine ligand to understand how the active site and general structure of the TkA enzyme changes with ligand binding and what effect this interaction has on the general behavior of the enzyme. T11E, T55E and D86S mutants of TkA were examined by molecular docking and molecular dynamics simulations. Binding results for molecular docking indicate that the structure is largely conserved, with root mean square deviation (RMSD) scores of −5.2 to −5.7 nm for wildtype TkA and mutants. RMSD and root mean square fluctuations (RMSF) data obtained as a result of molecular dynamics studies showed that the mutants had a stability close to that of the WT TkA enzyme, between 0.15 and 0.16 nm. In general, solvent accessible surface area (SASA) and radius of gyration analysis results support this analysis, while the D86S mutant gave more effective results than other mutants with SASA value of 260.38 nm2 /ns and radius of gyration values of 2.61 nm/ns. The total interaction energy of the ligand and WT TkA was -337.98 kJ/mol, while the interaction energy for D86S mutant was larger, at -363.03 kJ/mol. In conclusion, the study showing how the structure and dynamics of the TkA enzyme are affected by thebinding of L-asparagine ligand helps to understand the stability and functional behavior of the enzyme.