Streptomyces clavuligerus'ta demir regülasyonu ve sekonder metabolit üretimi arasındaki ilişkinin belirlenmesi
Tezin Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Ondokuz Mayıs Üniversitesi, Lisansüstü Eğitim Enstitüsü, Tarımsal Biyoteknoloji Anabilim Dalı, Türkiye
Tezin Onay Tarihi: 2024
Tezin Dili: Türkçe
Öğrenci: BÜŞRA ABANOZ SEÇGİN
Danışman: Aslıhan Kurt Kızıldoğan
Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu
Özet:Demir dünyada en bol bulunan elementlerden biridir ve mikroorganizmalar gelişimleri için bu elemente ihtiyaç duyarlar. Demir elementinin; fotosentez, trikarboksilik asit (TCA) döngüsü, gen regülasyonu, azot fiksasyonu, ATP sentezi ve DNA sentezi gibi birçok metabolik reaksiyonlarda düzenleyici görevi vardır. Bakteriler demir ihtiyaçlarını karşılayabilmek için sideroforları kullanırlar. Patojenler ve antibiyotik üreticisi bakterilerin siderofor ürettikleri bilinmektedir. Dünyada mevcut antibiyotiklerin üçte ikisini üreten ve 25 milyar dolarlık piyasa hacmine sahip Streptomyces sp.'ler sekonder metabolitlerin üretiminde önemli bir role sahiptir. Birçok Streptomyces türünde siderofor biyosentezinde, sideroforların hücre dışına salınımı ve demir-siderofor komplekslerinin hücre içine alınımından sorumlu genler ve gen kümeleri belirlenmiş ve ayrıca demir metabolizması ve antibiyotik üretimi/morfogenez arasındaki bağlantıyı gösteren birçok çalışma yapılmıştır. Ancak, bir β-laktam antibiyotiği olan sefamisin C, tunikamisin-türevi antibiyotiklerle klavulanik asit gibi önemli bir ilaç hammaddesini üretebilen Streptomyces clavuligerus'un siderofor gen kümesi ve demir regülasyonunun, ürettiği sekonder metabolitlerle olan ilişkisi henüz açıklanmamıştır. Bu kapsamda, S. clavuligerus'ta Fur ailesine benzer demir alımı regülatör proteinini kodlayan SCLAV_3199 geni REDIRECT yöntemi ile genomdan silinmiştir. Mutant bakteri ile yabanıl suş demir içeren ve içermeyen CDM besiyerinde üretilerek elde edilen RNA'lardan RNA transkriptom analizi gerçekleştirilmiştir. Ayrıca, S. clavuligerus tarafından sentezlenen siderofor, sefamisin C, klavulanik asit ve tunikamisin türevi sekonder metabolit üretimleri biyoassay deneyleri ile mutant bakteriye kıyasla karşılaştırmalı olarak ncelenmiştir. Transkriptom dizileme sonucu SCLAV_3199 geninin birçok transkripsiyonel regülatör ve taşıyıcılar üzerinde düzenleyici bir etkisi olduğu tespit edilmiştir. Ortamda demirin bulunmadığı durumda siderofor ile ilişkili genlerin kontrole kıyasla mutant suşta daha fazla ifade olduğu belirlenmiştir. Demir içeren CDM besiyerinde S. clavuligerus Δ3199'da antibiyotik üretimi desteklenmezken, nişasta-asparajin besiyerinde (SA) fermantasyon sonucu mutant suşta kontrole kıyasla daha iyi sefamisin C ve klavulanik asit üretimi gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, S. clavuligerus Δ3199'un tunikamisin üretimi en iyi TSB kültürlerinden elde edilmiştir. Sonuçlarımız, SCLAV_3199 geninin S. clavuligerus'ta demir homeostazı ve sekonder metabolit üretimi üzerindeki düzenleyici etkisini ortaya koymuştur.