Novel Synthetic Substrates for Biotinidase Activity Measurement Using LC–MS/MS, NMR, Spectrophotometric, and Fluorescence Techniques

Creative Commons License

Sarıkaya U., Selek Ş., Gören A. C., Altun M.

Anatolian Conference on Organic Chemistry (ACOC VI)., Antalya, Turkey, 9 - 12 February 2026, pp.94, (Summary Text)

  • Publication Type: Conference Paper / Summary Text
  • City: Antalya
  • Country: Turkey
  • Page Numbers: pp.94
  • Bezmialem Vakıf University Affiliated: Yes

Abstract

Abstract:

Biotinidase (BTD) is a clinically essential enzyme for biotin recycling and is routinely screened in newborns. Conventional colorimetric assays based on Biotinyl‑PABA suffer from limited specificity and relatively high false‑positive rates. As a multidisciplinary Turkish research group, we report the development and validation of two novel synthetic substrates for BTD activity measurement: Biotinyl‑Ampyrone (BAA), a chromogenic substrate compatible with LC‑MS/MS and spectrophotometric analysis, and Biotinyl‑NIR‑NH₂, a fluorogenic substrate optimized for high‑sensitivity fluorescence‑based detection.

Biotinyl-Ampyrone (BAA)

Biyotinil-NIR-NH2

 

BAA was characterized using LC‑MS/MS, monitoring released biotin ions (m/z 245/227), and ¹H‑NMR, with characteristic signals observed at ~2.2 ppm, confirming enzymatic cleavage by BTD. In parallel, BAA demonstrated optical activity through spectrophotometric detection of released Ampyrone at 505 nm, supporting its chromogenic applicability. Additionally, Biotinyl‑NIR‑NH₂ exhibited a strong fluorescence response upon BTD cleavage, with excitation/emission maxima at 631/705 nm, validating its fluorogenic performance.

Although further optimization is required to surpass the analytical sensitivity of established BPABA‑based assays, these newly developed substrates represent a significant advancement by offering multi‑platform compatibility, synthetic accessibility, and low background interference. Together, they highlight the translational potential of synthetic chemistry in expanding analytical strategies for enzyme diagnostics.

Akademik dilde ve teknik terminolojiye uygun olarak hazırladığım Türkçe çeviri aşağıdadır. Bu metin, hem resmiyet hem de bilimsel akış açısından bir kongre kitapçığı veya makale özeti için uygundur.

Özet:

Klinik açıdan kritik bir enzim olan biyotinidaz (BTD), biyotin geri dönüşümü için temel bir rol oynamakta ve yenidoğanlarda rutin olarak taranmaktadır. Biyotini-PABA tabanlı geleneksel kolorimetrik analizler, sınırlı özgüllük ve nispeten yüksek yalancı pozitiflik oranlarından muzdariptir. Çok disiplinli bir Türk araştırma grubu olarak, BTD aktivite ölçümü için geliştirilen ve valide edilen iki özgün sentetik substratı sunmaktayız: LC-MS/MS ve spektrofotometrik analizlerle uyumlu bir kromojenik substrat olan Biyotini-Ampiron (BAA) ve yüksek hassasiyetli floresan tabanlı tespit için optimize edilmiş bir florojenik substrat olan Biyotini-NIR-NH₂.

BAA, salınan biyotin iyonlarının (m/z 245/227) izlendiği LC-MS/MS ve BTD tarafından gerçekleştirilen enzimatik bölünmeyi doğrulayan ~2.2 ppm'deki karakteristik sinyallerin gözlemlendiği ¹H-NMR yöntemleriyle karakterize edilmiştir. Buna paralel olarak BAA, 505 nm'de salınan Ampironun spektrofotometrik tespiti yoluyla optik aktivite göstermiş ve kromojenik uygulanabilirliğini desteklemiştir. Ek olarak, Biyotini-NIR-NH₂, 631/705 nm eksitasyon/emisyon maksimumları ile BTD bölünmesi üzerine güçlü bir floresan yanıt sergileyerek florojenik performansını doğrulamıştır.

Mevcut BPABA tabanlı analizlerin analitik hassasiyetini aşmak için daha fazla optimizasyon gerekse de, yeni geliştirilen bu substratlar; çoklu platform uyumluluğu, sentetik erişilebilirlik ve düşük arka plan girişimi sunarak önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Bu çalışma, sentetik kimyanın enzim teşhisine yönelik analitik stratejileri genişletmedeki translasyonel potansiyelini vurgulamaktadır.