Characterisation of the genetically modified cytochrome systems and their application to biohydrogen production in Rhodobacter capsulatus
Rhodobacter capsulatus bakterisinde genetik olarak değiştirilmiş sitokrom sistemlerinin karakterize edilmesi ve bu suşların hidrojen gazı üretiminde kullanılması
- Tez No: 167373
- Danışmanlar: DOÇ.DR. SEVNUR MANDACI, PROF.DR. MERAL YÜCEL
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Rhodobacter capsulatus, Fotosentez, Sitokrom, Hidrojen üretimi. vn, Rhodobacter capsulatus, Photosynthesis, Cytochrome, Hydrogen production
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 86
Özet
öz RHODOBACTER CAPSULATUS BAKTERİSİNDE GENETİK OLARAK DEĞİŞTİRİLMİŞ SİTOKROM SİSTEMLERİNİN KARAKTERİZE EDİLMESİ VE BU SUŞLARİN HİDROJEN GAZI ÜRETİMİNDE KULLANTLMASI Öztürk, Yavuz Doktora, Biyoteknoloji Programı Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Meral YÜCEL Yardımcı Tez Yöneticisi: Doç. Dr. Sevnur MANDACI Aralık 2005, 164 sayfa Fakültatif fotosentetik Rhodobacter capsulatus bakterisi çözünür formdaki sitokrom C2 (sit c2) ve hücre zarına bağlı sitokrom cy (sit cy) olmak üzere iki farklı c-tipi elektron taşıyıcı sitokrom proteinine sahiptir. Bu sitokromlar fotosentezde elektronları sit bci kompleksinden reaksiyon merkezine; solunumda ise, elektronları sit bci kompleksinden sit cbb-3 oksidaz enzimine aktarırlar. Rapor edilen önceki çalışmada sit cy'nin yeni çözünür formu (S-cy) sit C2'nin işaret dizisi ile sit Cy nin sit c bölgesinin genetik yöntemler kullanılarak birleştirilmesi ile oluşturuldu. Elde edilen yeni çözünür sit S-cy' nin fotosentetik büyümede fonksiyonel olmadığı görüldü fakat çok sık olarak geri mutasyonla fotosentezde aktif (Ps+) özelliği kazanan geri mutantlar verdiği görüldü. Bu çalışmanın ilk vıkısmında elde edilen bazı Ps+ özelliği kazanan revertantlarin elektron taşıma özellikleri biyokimyasal ve biyofiziksel metodlarla incelendi ve sit C2 ve sit cy ile karşılaştırildı. Çözünür sit S-cy nin indirgenme-yükseltgenme titrasyonu bu sitokromun orta nokta potansiyelinin + 338 mV olduğunu ve bu değerin sit cj ve sit cy ye ait değerler ile benzer olduğunu gösterdi. Ayrıca, ışık-aktiflenmiş zaman- bağımlı spektroskopik ölçümleri bu sitokromun reaksiyon merkezi odaklı yükseltgenme kinetiğinin sit c{ den farklı olarak sadece yavaş fazdan oluştuğunu gösterdi. Bu da sit S-cy' nin elektron taşıma sırasında reaksiyon merkezi ile C2 kadar kuvvetli etkileşime giremediğini göstermektedir. Tüm bu bulgular, sit cy nin hücre zarına bağlı olmasının sadece difizyon etkisini ortadan kaldırmakla kalmayıp elektron taşıma zincirindeki kompleksler ile zayıf elektrostatik etkileşmeye girmesi sonucu daha etkili ve hızlı bir şekilde çoklu döngüsel elektron transferi yaptığını göstermektedir. Çalışmanın ikinci kısmında, sitokrom sistemleri genetik olarak değiştirilmiş soylar ile künol oksidaz ve cbbı oksidaz enzimleri inaktif edilmiş soyların hidrojen üretim profilleri yaban soyu ile karşılaştırıldı. R. capsulatus bakterisinde, nitrojen kaynağının kısıtlı olduğu fotoheterotrofik büyüme koşullarında, organik asitlerin oksitlenmesi sonucunda ortaya çıkan aşın indirgen elektronlar nitrojenaz enziminin hidrojen üretme kapasitesi sayesinde protonların indirgenmesi ile hidrojene dönüştürülmektedir.Sonuçlar, elektron taşıyıcı sitokromları genetik olarak değiştirilmiş soylarda hidrojen üretiminin 3-5 kat düştüğünü ve cbbı oksidaz enzimi inaktif edilmiş soyda hidrojen üretim hızının kaydadeğer bir şekilde arttığını göstermiştir. Bunlara ek olarak, farklı R. capsulatus soylanna ait gerikullanım hidrojenaz enzimi genlerinin delesyonu gerçekleştirilerek hidrojen üretimi daha verimli hale getirilmiş ve R. capsulatus soylarının enzim aktivite ölçümleri yapılmıştır.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT CHARACTERISATION OF GENETICALLY MODIFIED CYTOCHROME SYSTEMS AND THEH* APPLICATION TO BIOHYDROGEN PRODUCTION IN EHODOBACTER CAPSULATUS Öztürk, Yavuz Ph.D., Department of Biotechnology Supervisor: Prof. Dr. Meral YÜCEL Co-Supervisor: Assoc. Prof. Dr. Sevnur MANDACI December 2005, 164 pages Facultative phototrophic bacterium Rhodobacter capsulatus has two c-type electron carrier cytochromes (cyt); the soluble cyt C2 and the membrane-attached cyt cy, that act as electron carriers during respiratory and photosynthetic growth of this species. Previously, a soluble form of cyt cy was constructed by fusing genetically the signal sequence of cyt c% to the cyt c domain of cyt cy. The obtained novel soluble cyt cy (cyt S-cy) was unable to support photosynthetic growth of R. capsulatus but yielded photosynthetically functional (Ps*) revertants frequently. In the first part of this study, photosynthetic electron transfer properties of some of Ps+ revertants of cyt S-cy were analyzed by biochemical and biophysical methods and compared with the cyt cy and cyt C2. Reduction-oxidation titration of membrane supernatants showed that the redox midpoint potential of cyt S-cy was +338 mV which is similar to midpoint potentials of cyt cy or the cyt ci. However, IVlight-activated, time resolved spectroscopy revealed that reaction center mediated oxidation kinetics of cyt S-cy exhibited only a slow phase, unlike cyt cj which has both fast and slow phases. It therefore appeared that during electron transfer cyt S- cy does not interact with the reaction centre as tightly as cyt ci. These findings imply that attaching electron carrier cyts to the membrane allowed them to weaken their interactions with their partners, while restricting their spatial diffusion, so that they accomplish rapid multiple turnovers. In the second part of this study, hydrogen production of various R. capsulatus strains harboring the genetically modified electron carrier cytochromes, cyt ebb?, deleted and Qox deleted strains were compared with the wild type. Under photoheterotrophic growth conditions with limiting nitrogen source, the excess reducing equivalents generated by organic acid oxidation are consumed to reduce protons into hydrogen by the activity of nitrogenase in R. capsulatus. The results indicated that the hydrogen production of mutant strains with modified electron carrier cytochromes decreased 3-5 folds, and the hydrogen production rate of the cyt cbb{ mutant increased significantly. Moreover in this study, the hydrogen production efficiency of different R. capsulatus strains was increased by the chromosomal inactivation of uptake hydrogenase genes and enzymatic activity of uptake hydrogenase ofR. capsulatus strains were determined.
Benzer Tezler
- Rhodobacter capsulatus bakterisinde sitokrom c oksidaz mutantlarının eldesi ve karakterizasyonu
Isolation and characterization of cytochrome c oxidase mutants from rhodobacter capsulatus
SEMRA AYGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
1999
BiyolojiBalıkesir ÜniversitesiBiyoloji Eğitimi Ana Bilim Dalı
PROF. DR. GÜLENDAM TÜMEN
- Microbial utilization of chlorinated hydrocarbons
Klorlu hidrokarbonların mikroorganizmalarca kullanımı
S.BİREP AYGÜN
- Laktik asit bakterilerinden sentezlenen ekzopolisakkaritlerin buğday suyu özelliklerine etkisinin incelenmesi
Effects of exopolysaccharides produced by lactic acid bacteria on the liquid wheat
SELİN DAĞ
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP DİLEK HEPERKAN
- CRISPR-CAS9 gen düzenleme ile genetiği değiştirilmiş mezenkimal kök hücrelerinin üretimi ve karakterizasyonu
Generation and characterization of genetically modified mesenchymal stem cells by CRISPR-CAS9 gene editing
ESRA SEVDE EKİCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Moleküler Tıpİstinye ÜniversitesiKök Hücre ve Doku Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZGÜR TATAROĞLU
- Mikrodalga uygulanan MIR604 ve MON810 mısır unlarının omik yaklaşım ile karakterizasyonu
Characterization of microwave-treated MIR604 and MON810 maize flours with omics approach
BEGÜM ZEYNEP HANÇERLİOĞULLARI
Doktora
Türkçe
2024
Gıda MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. REMZİYE YILMAZ
