Geri Dön

Çevresel su kaynaklarında farklı Escherichia coli patotiplerinin pan-genomik çeşitliliğinin araştırılması

Investigation of pan-genomic diversity of different Escherichia coli pathotypes in environmental water sources

  1. Tez No: 1019183
  2. Yazar: ZÜMRA YENCE
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. ELİF BOZÇAL DAĞDEVİREN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Mikrobiyoloji, Biyoloji, Microbiology, Biology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2026
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Escherichia coli insanların ve sıcak kanlı hayvanların gastrointestinal sistemlerinde normal mikroflora üyesi olarak bilinmektedir. Ancak, fekal yol ile toprak ve çevresel su kaynaklarına dağılım göstererek halk sağlığı açısından olumsuz sonuçlara neden olabilmektedir. Çevresel E. coli suşları yatay gen transferi aracılığı ile virülans faktör ve antimikrobiyal direnç ilişkili genleri sonradan edinerek yeni çevresel habitatlara adaptasyon sağlayabilmektedirler. E. coli suşları farklı virülans faktörlerini sonradan edindiğinde, intestinal ya da intestinal sistem dışı enfeksiyonlara neden olabilmektedir. Farklı karakteristik özelliklere sahip olan E. coli patotiplerinde yüksek oranda genomik çeşitlilik gözlenebilmektedir. Aynı bakteriyel türün farklı suşları arasındaki genomik çeşitliliğin ölçülmesine olanak sağlayabilen pan-genom; çekirdek genom, aksesuar genom ve şuşa özgü benzersiz genlerden oluşmaktadır. Pan-genomik araştırmalar aracılığı ile bakteriyel patojenlerin karakteristik özelliklerinin yanı sıra, virülans ve antimikrobiyal direnç özelliklerinin ve klonal akrabalıkların daha iyi anlaşılabilmesi sağlanabilmektedir. Bu kapsamda; İstanbul ve İzmir İl'inin farklı ilçelerinde kıyı deniz, göl ve nehir sularından Haziran-Eylül 2025 tarih aralıklarında, 18 adet su numunesi örneklemesi gerçekleştirilmiştir. Su örneklerinin mikrobiyolojik kalitesi EMS, toplam koliform ve fekal koliform testleri gerçekleştirilerek belirlenmiştir. E. coli izolatlarının tanılanması mikrobiyolojik kültürel ve biyokimyasal analizler ile fenotipik olarak; Tripleks PZR analizi ve 16S rRNA geninin amplifikasyonu aracılığı moleküler olarak gerçekleştirilmiştir ve filogenetik grupları belirlenmiştir. 18 adet su numunesinde, 132 adet E. coli izolatı tanılanmıştır. A, B2 ve D filogenetik grubuna dahil olan 39 adet E. coli suşunun tüm genom dizileme analizi gerçekleştirilmiştir. İstanbul İl'inde altı örnekleme istasyonunda bakteriyel yoğunluğun EMS değerinin, >1800 EMS/100 mL değerine ulaştığı belirlenmiştir. Ayrıca, İstanbul İl'inde 3 istasyona ait dere suyunun toplam koliform ve fekal koliform değerleri yüksek riskli olarak belirlenmiştir. E. coli izolatlarının %75 'inin (n=99) A, %11,3 'ünün (n=15) B2 ve %13,6'sının (n=18) D filogenetik grubuna dahil oldukları belirlenmiştir. Tüm genom dizileme analizleri gerçekleştirilen E. coli suşlarının MLST analizleri; suşların genel olarak ST131, ST73, ST69, ST1193, ST127 ve ST95 Sekans Tip'ine ait olduğu ve suşların insanlarda idrar yolu enfeksiyonlarına ve sepsise neden olabilecek pandemik ExPEC patotipleri olduğu belirlenmiştir. IncFIB(AP0011918_1) ve ColRNAI_1 plazmit replikonu sırası ile 18 ve 11 adet E. coli suşunda saptanmıştır. Tüm E. coli suşlarının (n=39) çoklu ilaç direnci gösterdiği ve E. coli suşlarının (n=3) beta-laktam direncine neden olan CTX-M-15, CTX-M-39 ve CTX-M-55 genlerine sahip olduğu belirlenmiştir. Ayrıca, UPEC/ExPEC virülans faktörlerini kodlayan genlerin genel olarak Tip 5 salgı sistemi, adezyon-invazyon, bağışıklık siteminden kaçınma ve demir alınımı kategorisine dahil olduğu gözlenmiştir. Çinko alım proteinini kodlayan znuB geni, Tip 5 Salgı Sistemi adezinini kodlayan upaI geni, dış membran protein A'yı kodlayan ompA ve kompleman sisteminin saldırısından kaçınmayı sağlayan nhaA geni 39 adet E. coli genomunda saptanmıştır. E. coli suşlarının pan-genomik analizi sonucunda, tüm suşlarda ortak olan 2.919 çekirdek gen saptanırken; toplam gen sayısının 15.033'e ulaştığı ve kabuk (n=3.095) ve bulut (n=8.815) genlerinin yüksek çeşitliliğin E. coli pan-genomunun yeni gen kazanımına elverişli, yani“açık”bir pan-genomik bir özellik gösterdiği gözlenmiştir. Çekirdek genom filogenisine göre, aynı MLST profiline sahip olan suşların birbirleriyle yakın ilişkili olduğu ve benzer aksesuar gen özellikleri taşıdığı belirlenmiştir.

Özet (Çeviri)

Escherichia coli is known as a normal member of the microflora in the gastrointestinal systems of humans and warm-blooded animals. However, it can cause negative consequences for public health by spreading to soil and environmental water sources via the fecal route. Environmental E. coli strains can adapt to new environmental habitats by acquiring virulence factors and antimicrobial resistance-related genes through horizontal gene transfer. When E. coli strains acquire different virulence factors, they can cause intestinal or extra-intestinal infections. High levels of genomic diversity can be observed in E. coli pathotypes with different characteristics. The pangenome, which allows the measurement of genomic diversity between different strains of the same bacterial species, consists of the core genome, accessory genome, and strain-specific unique genes. Pan-genomic research provides a better understanding of the characteristic features of bacterial pathogens, as well as their virulence and antimicrobial resistance properties and clonal relationships. Within this scope, 18 water samples were collected from coastal seas, lakes, and rivers in different districts of Istanbul and Izmir provinces between June and September 2025. The microbiological quality of the water samples was determined by performing MPN, total coliform, and fecal coliform tests. E. coli isolates were phenotypically identified using microbiological culture and biochemical methods, while molecular identification was achieved through Triplex PCR and 16S rRNA gene amplification, followed by phylogenetic grouping. 132 E. coli isolates were identified in the 18 water samples. Whole genome sequencing analysis was performed on 39 E. coli strains belonging to phylogenetic groups A, B2, and D. In six sampling stations in Istanbul province, it was determined that the bacterial density EMS value reached >1800 EMS/100 mL. In addition, total coliform and fecal coliform values in the stream water of 3 stations in Istanbul province were determined to be high-risk. It was determined that 75% (n=99) of the E. coli isolates belonged to phylogenetic group A, 11.3% (n=15) to group B2, and 13.6% (n=18) to group D. MLST analyses of E. coli strains that underwent whole genome sequencing revealed that the strains generally belonged to the ST131, ST73, ST69, ST1193, ST127, and ST95 Sequence Types, and that these strains are pandemic ExPEC pathotypes that can cause urinary tract infections and sepsis in humans. The IncFIB(AP0011918_1) and ColRNAI_1 plasmid replicon were detected in 18 and 11 E. coli strains, respectively. It was determined that all E. coli strains (n=39) showed multi-drug resistance, and that E. coli strains (n=3) possessed the CTX-M-15, CTX-M-39, and CTX-M-55 genes, which cause beta-lactam resistance. Furthermore, it was observed that genes encoding UPEC/ExPEC virulence factors generally fall into the category of Type 5 secretory system, adhesion-invasion, immune system evasion, and iron uptake. The znuB gene encoding zinc uptake protein, the upaI gene encoding Type 5 Secretory System adhesin, the ompA gene encoding outer membrane protein A, and the nhaA gene enabling evasion of complement system attack were identified in 39 E. coli genomes. Pan-genomic analysis of E. coli strains revealed 2,919 core genes common to all strains; the total number of genes reached 15,033, and the high diversity of shell (n=3,095) and cloud (n=8,815) genes showed that the E. coli pan genome exhibited an“open”pan-genomic characteristic, conducive to new gene acquisition. According to core genome phylogeny, strains with the same MLST profile were determined to be closely related and to carry similar accessory gene characteristics.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    855951

    Nehir su kalitesinin deterministik modelleme ve ekolojik risk analizi yöntemleri ile değerlendirilmesi ve yönetimi: Aksu çayı uygulaması

    Assessment and management of river water quality by deterministic modeling and ecological risk analysis: Aksu stream application

    SEÇİL TÜZÜN DUĞAN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Çevre MühendisliğiAkdeniz Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AYŞE MUHAMMETOĞLU

  2. Tez No

    767459

    Sustainable strategies to obtain protein from brewery wastes and evaluation of film forming properties

    Malt atıklarından protein eldesi ve proteinin biyobozunur film üretiminde değerlendirilmesi

    HANDE YENİPAZAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK

  3. Tez No

    879782

    Development of novel biopolyamide compounds as a green and sustainable alternative to petroleum derived polymers and their applications in medical field

    Petrolden elde edilen polimerlere yeşil ve sürdürülebilir bir alternatif olarak özgün biyopoliamit bileşiklerinin geliştirilmesi ve tıbbi alanda uygulamaları

    ŞEBNEM GÜLEL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Polimer Bilim ve Teknolojisiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. FATOŞ YÜKSEL GÜVENİLİR

  4. Tez No

    951946

    Kaktüs meyvesinden (Opuntia ficus-indica L.) betalainlerin yeni yöntemlerle ekstraksiyonu, niyozomal enkapsülasyonu ve gıda uygulaması

    Extraction of betalains from cactus pear (Opuntia ficus-indica L.) by novel methods, niosomal encapsulation and food application

    BÜŞRA AKDENİZ OKTAY

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2025

    Gıda MühendisliğiHacettepe Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ELİF YOLAÇANER

    PROF. DR. SAİT AYKUT AYTAÇ

  5. Tez No

    875223

    Decision-making mechanism in appropriate roof selection for rainwater harvesting based on combining field data and laboratory experiments

    Yağmur suyu hasadi için uygun çati seçiminde saha verileri ve laboratuvar deneylerine dayali karar verme mekanizmasinin kullanilmasi

    SHAYAN SHITREH

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. HALE ÖZGÜN ERŞAHİN

Geri Dön