Geri Dön

Tracing ancient pathways: Novel microbial secondary metabolites discovered through functional metagenomics of ancient dna from the siberian batagay megaslump

Antik yolakların keşfi: Sibirya'daki batagaika megaslump'ından alınan antik dna'nın fonksiyonel metagenomisi aracılığıyla keşfedilen yeni mikrobiyal sekonder metabolitler

PDF İndir

  1. Tez No: 1009967
  2. Yazar: ELİF ASENA MERİÇ
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ AMEDEA PERFUMO, DR. LARS PODSIADLOWSKI
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyoloji, Genetik, Mikrobiyoloji, Biology, Genetics, Microbiology
  6. Anahtar Kelimeler: DNA-antik, DNA-ancient
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Rheınısche Frıedrıch-Wılhelms-Unıversıtat Bonn
  10. Enstitü: Yurtdışı Enstitü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Biyoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Bu tez, Sibirya'daki Batagay Megaslump bölgesinden elde edilen permafrost örneklerinde korunmuş antik mikrobiyal DNA'nın fonksiyonel metagenomik analizini sunmaktadır. Araştırmada, mikroorganizmaların ikincil metabolit üretim potansiyeli ile zorlu çevre koşullarına adaptasyon mekanizmaları incelenmiştir. Çalışma, Holosen'den Orta Pleyistosen'e kadar uzanan ve yaklaşık 660.000 yıl öncesine tarihlenen permafrost örneklerini kapsamaktadır. Permafrost ortamları, geçmiş ekosistemlerin biyolojik ve genetik kayıtlarını uzun süre koruyan doğal arşivler olarak işlev görmektedir. Bu tezde, antik permafrostta bulunan mikrobiyal toplulukların çevresel değişimlere verdikleri biyolojik yanıtlar, özellikle ikincil metabolitlere ait biyosentetik gen kümeleri (BGC) üzerinden analiz edilmiştir. Araştırmada, kültüre dayalı yöntemler yerine fonksiyonel metagenomik yaklaşımlar tercih edilmiştir. Ham dizileme verileri FastP aracı ile kalite kontrolünden geçirilmiş ve ön işleme tabi tutulmuştur. Kısa DNA dizileri, MEGAHIT ile de novo olarak kontiglere birleştirilmiştir. Kontig kalitesi QUAST ile değerlendirilmiş ve bu değerlendirme sonucunda 25 örnekten 18'i ileri analizler için seçilmiştir. İkincil metabolit üretiminden sorumlu biyosentetik gen kümeleri antiSMASH ile tanımlanmış ve MiBIG veri tabanı ile karşılaştırılmıştır. Biyosentetik gen kümeleri arasındaki benzerlikler BiG-SCAPE ile analiz edilmiştir. Antik DNA'nın özgünlüğü ise sitozin deaminasyonuna dayalı hasar profilleri kullanılarak PyDamage ile belirlenmiştir. Analizler sonucunda, 17 örnekte toplam 393 biyosentetik gen kümesi tespit edilmiştir. En yaygın BGC sınıfları terpenler, NRPS-like ve RRE-containing kümelerdir. MiBIG veri tabanı ile yapılan karşılaştırmalar, bu gen kümelerinin çoğunun bilinen kümelerle düşük benzerlik gösterdiğini veya hiç eşleşmediğini ortaya koymuştur. Ayrıca, BGC'lerin filum düzeyindeki dağılımı incelendiğinde toplam 18 farklı filum belirlenmiş ve Pseudomonadota ile Actinomycetota en yüksek temsil oranına sahip olmuştur. PyDamage analizleri, örneklerin çoğunda antik DNA'ya özgü hasar imzalarının bulunduğunu göstermiştir. Bu çalışma, antik permafrostta korunmuş mikrobiyal DNA'nın fonksiyonel özelliklerini ortaya çıkarmıştır. Ayrıca, mikroorganizmaların uzun zaman dilimlerinde ikincil metabolit üretimi yoluyla çevresel koşullara uyum sağladığını göstermektedir. Elde edilen bulgular, antik mikrobiyal toplulukların fonksiyonel çeşitliliği ve biyolojik adaptasyon mekanizmaları hakkında önemli bilgiler sunmaktadır.

Özet (Çeviri)

This thesis provides a functional metagenomic analysis of ancient microbial DNA preserved in permafrost samples from the Batagay Megaslump region in Siberia. The research examines the potential of microorganisms to produce secondary metabolites and explores their adaptation mechanisms to extreme environmental conditions. The study includes permafrost samples ranging from the Holocene to the Middle Pleistocene, approximately 660,000 years ago. Permafrost environments serve as natural archives that preserve the biological and genetic records of past ecosystems over extended timescales. This thesis analyzes the biological responses of microbial communities in ancient permafrost to environmental changes, focusing on biosynthetic gene clusters (BGCs) associated with secondary metabolites. Functional metagenomic approaches were employed instead of culture-based methods. Raw sequencing data underwent quality control and pre-processing using FastP. Short DNA sequences were assembled de novo with MEGAHIT, and contig quality was evaluated using QUAST. 18 of the 25 samples were selected for further analysis. Biosynthetic gene clusters responsible for secondary metabolite production were identified using antiSMASH and compared to the MiBIG database. Similarities among biosynthetic gene clusters were assessed with BiG-SCAPE. The authenticity of ancient DNA was confirmed using PyDamage, which detects cytosine deamination-based damage profiles. The analyses identified 393 biosynthetic gene clusters across 17 samples. The most prevalent BGC classes were terpenes, NRPS-like, and RRE-containing clusters. Comparisons with the MiBIG database indicated that most gene clusters exhibited low similarity or no correspondence with known clusters. Examination of the phylum-level distribution of BGCs revealed 18 phyla, with Pseudomonadota and Actinomycetota being the most highly represented. PyDamage analyses confirmed the presence of damage signatures characteristic of ancient DNA in most samples. This study elucidates the functional properties of microbial DNA preserved in ancient permafrost and demonstrates, through secondary metabolite production, the adaptive strategies of microorganisms to environmental conditions over extended timescales. These findings provide important insights into the functional diversity and biological adaptation mechanisms of ancient microbial communities.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    984471

    Anoxygenic photosynthesis in the black sea: distribution patterns of green sulfur bacteria using pigment-based approaches

    Karadeniz'de oksijensiz fotosentez: pigment tabanlı yaklaşımla yeşil kükürt bakterilerinin dağılımı

    ZERAY AYRAL GÜLMEZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    KimyaOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Oşinografi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MUSTAFA YÜCEL

  2. Tez No

    190634

    Tracing the roots of modernity: Ancient Greece, the golden age of Islam and Renaissance Italy

    Modernitenin köklerini aramak: Antik Yunan, İslam'ın altın çağı ve Rönesans İtalya`sı

    SEMA HANDE ÖĞÜTCÜ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2006

    Siyasal BilimlerKoç Üniversitesi

    Uluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MİCHAEL MOUSSEAU

  3. Tez No

    990425

    Tracing the tragic through Ancient Greek theatre and Howard Barker's Theatre of Catastrophe

    Antik Yunan tiyatrosu ve Howard Barker'ın Felaket Tiyatrosu aracılığıyla tragedyanın izini sürmek

    TUĞBA ÇANAKÇI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2025

    İngiliz Dili ve EdebiyatıAnkara Sosyal Bilimler Üniversitesi

    İngiliz Dili ve Edebiyatı Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ZÜMRE GİZEM ERİŞ

  4. Tez No

    47336

    Acoustical properties of ancient theatres: Computer simulation and measurement

    Antik tiyatroların akustik özelliklerinin bilgisayar benzetimi ve ölçümlerle belirlenmesi

    DEMET IRKLI

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1995

    MimarlıkOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Mimarlık Bölümü

    DOÇ. DR. GÜVEN SUNA

    PROF. DR. MEHMET ÇALIŞKAN

  5. Tez No

    541087

    Tracing ekphrasis in A. S. Byatt's the Frederica quartet

    A.S. Byatt'ın Frederica başlıklı dörtlemesinde ekfrasis izleri

    ASYA SAKİNE UÇAR

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    İngiliz Dili ve EdebiyatıAnkara Üniversitesi

    Batı Dilleri ve Edebiyatları Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ZEYNEP ZEREN ATAYURT FENGE

Geri Dön