Proteome analyses of Pb (II), Ni (II) and Cr (III) response in Phanerochaete chrysosporium
Phanerochaete chrysosporium' da Pb (II), Ni (II) ve Cr (III) stresine yanıtın proteom analizi
- Tez No: 143641
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLAY ÖZCENGİZ, PROF. DR. FİLİZ DİLEK
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Ağır metal, Biosorpsiyon, Metallotiyonin, Proteom, Phanerochaete chrysosporium, Heavy metals, Biosorption, Metallothionein, Proteome, Phanerochaete chrysosporium
- Yıl: 2003
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Bu çalışmada, Phanerochaete chrysosporiuwfxm Pb (II), Ni (II) ve Cr (İÜ) stresine karşı yanıt çeşitli yönleriyle, özellikle de proteom analizleriyle araştırılmıştır. Organizmada metal toleransının Pb (II)>Cr (Iü)> Ni (II) şeklinde sıralandığı ve bu metaller için MIC değerlerinin sırasıyla agar besiyerinde 1300 ppm, 200 ppm ve 35 ppm, sıvı besiyerindse ise 1200 ppm, 80 ppm ve 60 ppm olduğu bulunmuştur. Daha sonra, bu metallerin zamana bağlı biysorpsiyonlan çalışılmıştır. P. chrysosporium'vaı biyosorpsiyon kapasitesi en yüksek Pb (Il)'de bulunmuştur ve bu sıralamada Ni (II) ve Cr (111) arasındaki fark fazla önemli değildir. Hücrelerin Cr (Ill)'nin yüksek miktarlarım hızla içeriye aldıkları belirlenmiştir. Pb (D), esas olarak hücre yüzeyine bağlı kalmış ve biyosorpsiyonun ilk 30 dakikasında hücre içine alman Ni (II) iyonlarının sonraki 30 dakia içerisinde hücre dışına atıldığı ve sonra tekrar hücrelere girmediği gösterilmiştir. P. chrysosporium class II metallotiyonininin (MT) 7.73 kDa ağırlığında bir protein olduğu belirlemiştir. Bu proteinin metale maruz kalma süresinin bir fonksiyonu olarak indüklenme kalıplarının üç ayrı metal için de aynı olması özellikle ilginçtir. Bu metallerin herbiri için 10 ppm gibi nispeten düşük bir doz kullanıldığında 15 dakikalık kısa metal uygulamaları herhangi bir yanıta neden olmamış, proteinin ortaya çıkması için en az 30 dakikalık bir uygulama gerekmiştir. 30 dakika ile 8 saat arasında değişen uygulamalarda proteinin ifade seviyesi uygulama süre arttıkça artmış ve 8 saatte en yüksek seviyeye ulaşmıştır. Süre 1 0 ve 24 saatlere uzatıldığında ise proteinin ifade seviyesinin düştüğü belirlenmiştir. Pb (II), Ni (II) ve Cr (III) yamtlanmn proteom analizleri yapılmış, kültür yaşı (to ve tıo'da metal uygulaması) herbir metalin değişik konsantrasyonları (5, 10, 15 ve 20 ppm), metale maruz bırakma süresi (15, 30, 60 dakika, 2, 4, 6, 8 saat) proteom analizinde incelenen değişkenleri oluşturmuştur. PDQUEST (Bio-Rad) programı kullanılarak nitel ve nicel 2DE analizleri yapılmış, metal baskısı sonucu indüklenen, kaybolan, 2 kat ve 4 kat artış ya da azalış gösteren proteinler programın vermiş olduğu özgün SSP (Standart spot sumarası) numaralan Mr ve pl değerleri ile tammlanmıştır. P. chrysosporium inokulasyon anında (to) Pb (II), Ni (II) ve Cr (III)' ün 5 ile 20 ppm arasında değişen konsantrasyonlarına maruz bırakılıp 40 saat süreyle üretildiğinde en az 56 [15 ppm Pb (II) ile], en çok 99 [10 ppm Cr (HI) ile] proteinde yukarıda söz edilen değişiklikler görülmüştür. Farklı kategorilerdeki değişiklikler incelenip ortalamaları alındığında, toplam protein sayısmda neden oldukları değişik bakımından bu üç metalin aslında farklılıklar göstermediği belirlenmiştir. Her bir metalin 10 ppm'lik seviyesine inkübasyonun 40. saatinde maruz bırakılan ve metal varlığında farklı sürelerle inkübe edilen hücrelerde ise en az 26 [Ni (II), 60 dakika] en çok 86 [Pb (H) 4 saat] protein değişikliğe uğramıştır. Pb (Il)'nin diğer metallere göre daha fazla proteinde değişikliğe sebep olduğu, bu metalin özelikle de metal stresine özgün, metale maruz bırakılmayan kontrol hücrelerinde mevcut olmayan yeni proteinlerin ortaya çıkmasında en etkili metal olduğu saptanmıştır. Proteom analizleri boyunca belirli proteinlerin üç farklı metal için ortak bir yanıt verdiği, diğerlerinin ise herbir muamele koşulu ve/veya metal çeşidi için özgün olduğu görülmüştür. Bu çalışmada rapor edilen proteinler, (i) belirli bir metal uygulamasına özgün bir yanıtı temsil eden, (ii) farklı metal muamelesi koşullarında teşhis edilebilen ve (iii) birden fazla metal tarafından indüklenen proteinlerdir. Bazı proteinler, metal uygulamalarmm başlangıcında (15 dakika içerisinde) hemen sentezlenirken, diğer bazıları oldukça geç hatta 10 saatlik bir metal uygulamasından sonra ortaya çıkmışlardır. Erken proteinlerin pek çoğunun uygulama sırasında bir süre sonra ortadan kaybolduğu ve bu proteinlerin yerini diğer başka proteinlerin aldığı kaydedilmiştir. Yine metalle indüklenen bu kısa ömürlü proteinlerin bir kısmı, metal muamelesi sürerken bir süre sonra yeniden ortaya çıkmışlardır. Diğer yandan metal stresi sonucu kaybolan proteinlerin bir kısmı metalle inkübasyonun sonuna dek (24 saat) tekrar görünmemişler, diğer bir kısmı ise bir süre kaybolduktan sonra tekrar sentezlenmişlerdir. Bu değişikliklerin tümü, metal stresine uğrayan hücrelerdeki yoğun protein yıkım-sentez döngüsüne işaret etmektedir. Literatürde ağır metal stresinin mikrobiyal proteomikleri üzerine çok sınırlı sayıda rapor mevcuttur. Şimdiki çalışmamızın, P. chrysosporium ve diğer beyaz çürükçül funguslarda metal yanıtına katılan proteinlerin MALDI-TOF MS veya mikrosekanslama yoluyla tanımlanacağı daha ileri çalışmalarda hedef proteinleri göstermesi bakımından yararlı olacağı beklenmektedir.
Özet (Çeviri)
In this study, various aspects of Pb (11), Ni (II) and Cr (III) response exerted by the cells of Phanerochaete chrysosporium were investigated. The order of metal tolerance of the organism was found to be Pb (IT)>Cr (Hi)>Ni (II), with the Minimal Inhibitory Concentration (MIC) values of 1300 ppm, 200 ppm and 35 ppm, respectively, in agar media and 1200 ppm, 80 ppm and 60 ppm, respectively, in liquid media. The time course of biosorption of these metals was next studied. The biosorption capacity of P. chrysosporium was the highest with Pb (II) and the difference between the capacity to adsorb Ni (II) and Cr (IH) was not that significant. High amounts of Cr (III) were taken up by the cells rapidly. Pb (II) was mainly associated with the cell surfaces and Ni (II) ions that were taken into the cells during the first 30 min seemed to be externalized within the next 30 min and did not reenter. We identified P. chrysosporium class II metallothionein (MT) as a 7.73 kDa protein. The identical pattern of induction of this protein as a function of exposure time for three different metals was particularly interesting. Using a relatively low dose of 10 ppm of the metals, a short exposure time of 15 min did not create any response, but the protein was detected after an exposure of at least 30 min. Between the exposure times of 30 min to 8 h, the expression of this protein slightly increased and it was maximal upon an exposure for 8 h. When the metal exposure was further extended to 10 and 24 h, there was a detectable decrease in its expression. Proteome analyses of the response to Pb (II), Ni (II) and Cr (III) were made in which the culture age (exposure at to and at tıo), concentration of each metal (5, 10, 15 and 20 ppm) and duration of exposure (15, 30, 60 min, 2, 4, 6, 8, 10 and 24 h) were the variables at each analysis. Using a software (PDQEST, Bio-Rad), both qualitative and quantitative Two Dimensional Gel Electrophoresis (2DE) analyses was performed and the proteins induced or disappeared upon metal pressure as well as those that showed at least 2- and 4-fold increase or decrease in their intensities were given a specific SSP (Standard spot number) and defined by their Mr and pi values. When P. chrysosporium was exposed to 5 to 20 ppm Pb (II), Cr (III) or Ni (II) at the time of inoculation, a minimum of 56 [15 ppm Pb (II)] and a maximum of 99 [10 ppm Cr (HI)] protein spots were altered. On the basis of the average of total number of spots changed, the three metals did not differ significantly from each other. When the protein spots from the cells exposed to 10 ppm of the heavy metals at 40th h of incubation were examined, a minimum of 26 [Ni (II), 60 min] and a maximum of 86 [Pb (II), 4 h] protein spots were found to be altered. In such exposures, Pb (II) was found as the metal causing more alterations than the others, moreover the spots specific to metal stress (not found in unexposed cells) were highest with this metal. Throughout the proteome analyses, certain spots showed a common response to three different metals, the others were unique to each individual treatment condition and/or metal. The proteins documented in this study were those (i) seemed to represent a specific response to a particular metal treatment, (ii) detected in more than one conditions and (iii) detected when induced with more than one metals. Some of the proteins were readily synthesized at the beginning of exposure (within first 15 min), some others were formed rather lately, even after 10 h. Many of the early proteins were found to be lost from the cells after some time and replaced with other proteins. Also, certain short-lived proteins reappeared after some time. Likewise, many of the proteins disappeared upon metal exposure did never reappear till the end of incubation with metals (24 h) while some others were lost only for some time after which they could be detected again, all pointing to an extensive protein turnover under the metal stress. In the literature, there is a scarcity of reports on microbial proteomics of heavy metal stress. The present study is expected to point to the targets for future studies aimed at identification via MALDI-TOF MS or microsequencing of the proteins responsive to metal stress in P. chrysosporium and other white-rot fungi.
Benzer Tezler
- Dynamic expression of three ?RNA processing and modification? genes of Phanerochaete chrysosporium under Pb stress
Pb stresi altında Phanerochaete chrysosporium?un üç ayrı ?RNA işlenmesi ve modifikasyon? genlerinin dinamik ekspresyonu
ELİF TEKİN
Yüksek Lisans
İngilizce
2011
BiyolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoloji Bölümü
PROF. DR. GÜLAY ÖZCENGİZ
- Şizofreni 'de beyin lenfatik sistem bozukluğu varlığının araştırılması
Investigation of brain lymphatic system dysfunction in schizophrenia
ÜMİT HALUK YEŞİLKAYA
Doktora
Türkçe
2024
Psikiyatriİstanbul Medipol ÜniversitesiSinir Bilimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜRKAN ÖZTÜRK
- Exploiting molecular networks by repurposed drugs and novel small molecules in hepatocellular carcinoma cells and stem cells for new therapeutic options
Moleküler ağların aydınlatılmasıyla yeniden konumlandırılan ilaçlar ve yeni küçük moleküllerlerin hepatosellüler karsinom hücreleri ve kök hücrelerinde etkili yeni terapötikler olarak ortaya çıkarılması
ESRA NALBAT
Doktora
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolOrta Doğu Teknik ÜniversitesiSağlık Bilişimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET VOLKAN ATALAY
PROF. DR. RENGÜL ATALAY
- Türkiye endemiği Thermopsis turcica'da farklı gelişim evrelerindeki çiçeklerin karşılaştırmalı proteomik analizleri
Comparative proteomics analyses of flowers at different development stages in Thermopsis turcica, endemic to Turkey
EMRE PEHLİVAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
BiyolojiAfyon Kocatepe ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA YILDIZ
- Fibrosarkoma ve deri fibroblast hücre hatlarının karşılaştırmalı proteomik analizleri
Comparative proteomic analysis of fibrosarcoma and skin fibroblast cell lines
ÖĞÜNÇ MERAL