Fosfopeptidien hapetusreaktiot titaanioksidivalokatalyysissa
| Title: | Fosfopeptidien hapetusreaktiot titaanioksidivalokatalyysissa |
| Author(s): | Ollikainen, Elisa |
| Contributor: | University of Helsinki, Faculty of Pharmacy |
| Discipline: | Pharmaceutical Chemistry |
| Language: | Finnish |
| Acceptance year: | 2013 |
| Abstract: |
Protein phosphorylation is an important mechanism in cell signaling. Normally, one third of all proteins in a living organism is phosphorylated every moment. Abnormal amount of phosphorylated proteins is associated with many diseases. Proteins can also be oxidized in a living organism by reactive oxygen species. Usually oxidized proteins are degraded quickly in cells. Increased oxidation and decreased capability to degrade oxidized proteins can cause accumulation of these species in tissues. This has also been associated with several diseases and aging.
Titanium dioxide is a widely used catalyst in photocatalytic reactions. When titanium dioxide absorbs UV radiation, hydroxyl radicals and superoxide anions are formed in aqueous solution. These radicals can then react with other compounds and degrade them. The most important factors affecting titanium dioxide photocatalysis are concentration and type of titanium dioxide catalyst, initial concentration of the substrate and pH.
The purpose of this work was to investigate the effect of phosphorylation on degradation and oxidation of peptides in titanium dioxide photocatalysis. Since titanium dioxide columns have been used to enrich phosphopeptides, the adsorbtion of phosphorylated and unphoshorylated peptides on titanium dioxide is known to be different. Possibly this has also an effect on reaction products in photocatalysis. Peptides investigated were a non-phosphorylated, a monophosphorylated and a triply phosphorylated insulin receptor peptide. Samples were analyzed by ultra-high performance liquid chromatography-mass spectrometry (UPLC-MS).
First, the effect of pH on the degradation of the peptides was studied. Acidic conditions decreased the degradation of the non-phosphorylated peptide. Degradation of the phosphorylated peptides was significant in all pH conditions studied. In alkaline conditions all of the investigated peptides were degraded efficiently so these conditions were chosen for further experiments.
Degradation of all three peptides was very fast in titanium dioxide photocatalysis. Peptides were degraded significantly already after 0.5 minutes UV exposure. The non-phosphorylated and monophosphorylated peptide produced mainly once (M+O) and doubly (M+2O) oxidized products. Oxidation products of the triply phosphorylated peptide were not detected. Oxidation sites could not be identified since the products were formed in such a small concentrations. Reproducibility was also poor in this study. Further studies are needed to find out, if phosphorylation has effect on oxidation of peptides. In the future, the reaction conditions and the analytical method need to be optimized.
Proteiinien fosforylaatio on tärkeä mekanismi soluviestinnässä. Normaalisti elimistön proteiineista noin kolmasosa on fosforyloituneena joka hetki. Normaalista poikkeava fosfoproteiinien määrän uskotaan liittyvän moniin sairauksiin. Proteiinit voivat myös hapettua elimistössä reaktiivisten happiyhdisteiden vaikutuksesta. Yleensä hapettuneet proteiinit hajotetaan soluissa nopeasti. Normaalia runsaampi hapettuminen sekä solujen vähentynyt tai hidastunut kyky hajottaa hapettuneita proteiineja johtaa hapettuneiden proteiinien kertymiseen kudoksiin, mikä voi myös liittyä moniin sairauksiin ja ikääntymiseen.
Titaanidioksidi on paljon käytetty katalyytti valokatalyysireaktioissa. Titaanidioksidin absorboidessa UV-säteilyä vesiliuoksessa muodostuu hydroksyyliradikaaleja ja superoksidianioneja, jotka voivat reagoida liuoksessa olevien yhdisteiden kanssa. Tärkeimmät titaanidioksidivalokatalyysireaktioon vaikuttavat tekijät ovat titaanidioksidin laatu ja konsentraatio, hajotettavan yhdisteen konsentraatio sekä reaktioliuoksen pH.
Tämän työn tarkoituksena oli tutkia fosforyloitumisen vaikutusta peptidien hajoamiseen ja hapettumiseen titaanidioksidivalokatalyysireaktiossa. Fosfopeptidien erottamiseen fosforyloimattomista peptideistä on käytetty titaanidioksidikolonneja, joten adsorboitumisen tiedetään olevan erilaista. Mahdollisesti tämä vaikuttaa myös reaktiotuotteisiin valokatalyysissa. Tutkittavina peptideinä oli fosforyloimaton sekä yhdesti ja kolmesti fosforyloitu insuliinireseptoripeptidi. Näytteet analysoitiin erittäin korkean suorituskyvyn nestekromatografilla ja massaspektrometrillä (UPLC-MS).
Aluksi tutkittiin pH:n vaikutusta fosforyloimattoman, yhdesti fosforyloidun ja kolmesti fosforyloidun peptidin hajoamiseen. Fosforyloimaton peptidi hajosi selvästi vähemmän happamissa olosuhteissa, kun taas fosforyloidut peptidit hajosivat kaikissa olosuhteissa merkittävästi. Emäksisissä olosuhteissa kaikki peptidit hajosivat tehokkaasti, joten nämä olosuhteet valittiin seuraaviin tutkimuksiin.
Kaikkien peptidien hajoaminen titaanidioksidivalokatalyysissa oli hyvin nopeaa. Peptidit hajosivat merkittävästi jo puolen minuutin UV-altistuksessa. Fosforyloimaton ja yhdesti fosforyloitu peptidi hapettuivat valokatalyysireaktiossa muodostaen pääasiassa yhdesti (M+O) ja kahdesti hapettuneita (M+2O) tuotteita. Kolmesti fosforyloidun peptidin ei havaittu hapettuvan. Hapetuskohtia ei kuitenkaan pystytty määrittämään, sillä hapetustuotteita muodostui niin pieniä määriä. Myös toistettavuus oli huono tässä tutkimuksessa. Lisää tutkimuksia tarvitaan, jotta voidaan selvittää, onko fosforylaatiolla vaikutusta peptidien hapettumiseen. Jatkossa tulee lisäksi optimoida sekä reaktio-olosuhteet että analyysimenetelmä.
|
| Keyword(s): | fosfopeptidi peptidien hapettuminen titaanioksidi valokatalyysi |
Files in this item
| Files | Size | Format | View |
|---|---|---|---|
| pro_gradu_Elisa_Ollikainen.pdf | 697.0Kb |
This item appears in the following Collection(s)
-
Faculty of Pharmacy [577]