Haşhaş bitkisinde epigenomik yaklaşımlar ile alkaloid yolak analizi
Alkaloid pathway analysis with epigenomic approaches in poppy plant
- Tez No: 1011532
- Danışmanlar: PROF. DR. MİNE TÜRKTAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Biyoinformatik, Morfin, Bioinformatics, Morphine
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gazi Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Papaver somniferum L., morfin ve noskapin gibi farmasötik açıdan önemli benzilizokinolin alkaloidlerinin (BIA) başlıca kaynağıdır. BIA yolağında görev alan birçok enzim tanımlanmış olsa da halen ilgili yolak tümüyle çözümlenememiştir. Klasik genetik ve biyokimyasal düzenleme mekanizmalarının yanı sıra, epigenetik süreçlerin de bu biyosentezde belirleyici olabileceği düşünülmektedir. Ancak, haşhaşta BIA biyosentezinin epigenetik kontrolüne yönelik çalışmalar oldukça sınırlıdır. Bu tez çalışmasının amacı, farklı haşhaş çeşitleri arasında gözlenen BIA içeriği varyasyonunun epigenetik temellerini araştırmaktır. Bu doğrultuda tez çalışmasında alkaloid içerikleri farklılık gösteren haşhaş çeşitlerine ait kapsül ve gövde organlarında azaltılmış temsili bisülfit dizileme (RRBS) gerçekleştirilmiştir. Analizler, çeşit ve organlara özgü DNA metilasyon modellerini ortaya koymuş; özellikle BIA düzeyi yüksek çeşitlerin belirgin epigenetik farklılıklar sergilediğini göstermiştir. Bulgular, morfin ve noskapin biyosentezinin farklı epigenetik düzenleme yollarıyla kontrol edildiğine işaret etmiş; fotosentez ve karbon metabolizmasının morfin biyosentezinde, ribozomal ve çekirdek ilişkili süreçlerin ise noskapin biyosentezinde öne çıktığını göstermiştir. Ayrıca Sitokrom P450 enzimleri, F-box proteinleri ve ABC taşıyıcılarını kodlayan genlerin epigenetik düzenleme altında farklı şekilde ifade edildiği belirlenmiş, bu da alkaloid biyosentezi, taşınması ve detoksifikasyonunun çok katmanlı bir düzenleyici ağ tarafından kontrol edildiğini ortaya koymuştur. Sonuç olarak, bu tez çalışması haşhaşta BIA biyosentezinin epigenetik düzenlenmesinde DNA metilasyonunun rolünü ilk kez kapsamlı biçimde ortaya koymuş ve özellikle morfin ile noskapin biyosentezi arasındaki farklılıkların epigenetik açıdan nasıl şekillendiğine dair önemli bilgiler sağlamıştır. Bu bulgular, Papaver'de biyosentez yolaklarının daha iyi anlaşılmasına katkı sunmakta ve gelecekte biyoteknolojik uygulamalara temel oluşturacak yeni araştırmalara ışık tutmaktadır.
Özet (Çeviri)
Papaver somniferum L. is the principal source of pharmaceutically important benzylisoquinoline alkaloids (BIAs), such as morphine and noscapine. Although many enzymes involved in the BIA pathway have been identified, the complete elucidation of this pathway remains unresolved. In addition to classical genetic and biochemical regulatory mechanisms, epigenetic processes are also thought to play a decisive role in this biosynthesis. However, studies addressing the epigenetic regulation of BIA biosynthesis in poppy are still very limited. The aim of this dissertation is to investigate the epigenetic basis underlying the variation in BIA content observed among different poppy varieties. Accordingly, reduced representation bisulfite sequencing (RRBS) was performed on capsule and stem tissues of poppy varieties exhibiting distinct alkaloid profiles. The analyses revealed cultivar- and organ-specific DNA methylation patterns and demonstrated that high-BIA varieties display pronounced epigenetic differences. The findings suggest that morphine and noscapine biosynthesis are controlled through distinct epigenetic regulatory mechanisms; photosynthesis and carbon metabolism were found to be associated with morphine biosynthesis, while ribosomal and nuclear-related processes were implicated in noscapine biosynthesis. In addition, genes encoding cytochrome P450 enzymes, F-box proteins, and ABC transporters were shown to be differentially regulated under epigenetic control, highlighting that alkaloid biosynthesis, transport, and detoxification are governed by a multilayered regulatory network. In conclusion, this dissertation provides the first comprehensive evidence for the role of DNA methylation in the epigenetic regulation of BIA biosynthesis in poppy, and offers novel insights into how epigenetic mechanisms differentially shape morphine and noscapine biosynthesis. These findings contribute to a deeper understanding of biosynthetic pathways in Papaver and shed light on new research avenues that may form the basis for future biotechnological applications.
Benzer Tezler
- Epigenetik düzenlemelerin haşhaş (papaver somniferum L.)bitkisinde morfin yolağı üzerine etkilerinin belirlenmesi
Determining the effects of epigenetic arrangements on morphin road in the CROP (papaver somniferum l.) plant
BETÜL BULUT
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
BiyolojiÇankırı Karatekin ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MİNE TÜRKTAŞ
- Epigenetik düzenlemelerin afyon haşhaşı (Papaver somniferum L.) bitkisinde tebain yolağı üzerine etkilerinin belirlenmesi
Determining the effects of epigenetic arrangements on thebaine road in the crop(Papaver somniferum L.) plant
ZEHRA AYDINLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
BiyolojiÇankırı Karatekin ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MİNE TÜRKTAŞ ERKEN
- Tuz stresi altında indol bütürik asit uygulamasının mısır (Zea mays L.) bitkisinde epigenetik değişimlerinin moleküler yöntemlerle belirlenmesi
Determination of epigenetic changes by molecular methods of indole buyric acid application under salt stress in corn (Zea mays L.)
MUSTAFA HAŞİMOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiIğdır ÜniversitesiTarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BARIŞ EREN
- Malathion ve glifosatin Triticum aestivum (buğday) üzerindeki genetik ve epigenetik etkilerinin moleküler yöntemler ile belirlenmesi
Genetical and epigenetical effects of malathion and glyphosate on Triticum aestivum have been investigated with molecular methods
GÖKÇE NARDEMİR
- Tuzluluk ve kuraklık stresine maruz bırakılan adaçayı bitkisinde (Salvia officinalis L.) rosmarinik asit biyosentezinde yer alan bazı genlerin ifade düzeyleri ve mobil element özelliği gösteren dna dizilerinde dna sitozin metilasyonunun araştırılması
Expression levels of some genes involved in rosmarinic acid biosynthesis in the sage plant (Salvia officinalis L.) exposed to salinity and drought stress and investigation of dna cytozine methylation in dna sequences showing mobile element properties
GÜLCAN TAŞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
ZiraatIğdır ÜniversitesiTarımsal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ADNAN AYDIN