Deletion mutation of GlnB and GlnK genes in rhodobacter capsulatus to enhance biohydrogen production
Rhodobacter capsulatus?da biyohidrojen üretiminin arttırılması amacıyla GlnB ve GlnK genlerinin etkisizleştirilmesi
- Tez No: 269090
- Danışmanlar: PROF. DR. UFUK GÜNDÜZ, PROF. DR. İNCİ EROĞLU
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 186
Özet
Rhodobacter capsulatus fotofermentasyon yoluyla biyohidrojen üreten mor, sülfürsüz, fotosentetik bir bakteri türüdür. Bu organizmada, hidrojen üretiminden sorumlu enzim nitrojenaz?dır ve bu enzim aynı zamanda moleküler azottan amonyum sentezleyebilmektedir. Hidrojen ve amonyak üretimi hücre için yüksek miktarda enerji gerektiren bir tepkime olduğundan, bu enzim hücrede çeşitli seviyelerde sıkı bir şekilde kontrol edilmektedir. Hücreler ortamda amonyak varsa, hidrojen üretimini tamamen durdurmaktadır. Nitrojenaz enziminin amonyum tarafından kontrolünde görev alan anahtar proteinler, iki adet PII sinyal iletim proteinidir: GlnB ve GlnK.Altıncı çerçeve AB projesi olan ?Hyvolution? projesi, iki farklı hidrojen üretim süreci olan karanlık fermentasyon ile fotofermentasyonu birleştirerek maksimum hidrojen üretimini amaçlamaktadır. Bu bütünleşik sürecin ilk aşamasında, biyokütlede karanlık fermentasyon ile hidrojen üretilmektedir. Sonraki aşamada, fotosentetik bakteriler karanlık fermentasyonun atık suyunu kullanarak ilaveten hidrojen üretmektedirler. Ancak, karanlık fermentasyonun atık suyu genelde fotofermentatif hidrojen üretimini engelleyecek kadar yüksek miktarlarda amonyum içermektedir. R.capsulatus?da maksimum seviyede hidrojen üretime ulaşılabilmesi için bu sorunun aşılması ve dolayısıyla nitrojenaz enzimi amonyum baskısından kurtarılmalıdır. Bu amaçla, bu çalışmada R.capsulatus?daki bütün PII sinyal iletim proteinleri (GlnB ve GlnK) yönlendirilmiş mutagenez ile etkisiz hale getirilmeye çalışıldı. Bu iki proteinin hücre içindeki sentezinden sorumlu olan glnB ve glnK genlerinin içkısımlarından parçalar silinmiştir. Sonuçta, başarılı bir glnB mutantı elde edilmiştir. glnK mutasyonu çalışmalarında ise, intihar vektörü elde edilmiştir ve hücrelerin içerisine gönderilmiştir. Ancak, başarılı bir glnK mutanı elde edilememiştir.Sonra, amonyumun R.capsulatus glnB mutantının hidrojen üretimine etkisi araştırılmıştır ve bu veriler yaban soyunkiler ile karşılaştırılmıştır. Büyüme, asitlik ve üretilen hidrojen miktarlarıyla ilgili veriler periyodik olarak toplanmıştır. Bunlara ek olarak, besiyeri içerisindeki asetik, lactik, formik ve propiyonik asit konsantrasyonları periyodik olarak belirlenmiştir. Hem yaban soy hem de mutant bakteri, asetat içeren besiyerinde başarılı bir şekilde büyümüştür. Amonyum, hem yaban soy hem de mutant bakterideki hidrojen üretimini olumsuz yönde etkilemiştir. glnB mutantında, aktif GlnK proteini bulunmaktadır. Bundan dolayı, nitrojenaz enzimi üzerindeki amonyum baskısı kalkmamıştır. PII proteinlerinden bir tanesinin bozulması hücredeki amonyum regülasyonunun kalkması için yeterli olmamıştır. Ayrıca, yaban soy ve mutant bakterilerinin büyüme ve hidrojen üretim verilerinin kinetik analizleri yapılmıştır. Büyüme verilerinin Logistic Model?e, hidrojen üretimi verilerinin de Modifiye Gompertz Modeline uyumlu olduğu gösterilmiştir.
Özet (Çeviri)
Rhodobacter capsulatus is a photosynthetic, purple non-sulfur (PNS) bacterium that produces biohydrogen via photofermentation. Nitrogenase enzyme is responsible for hydrogen production; during fixation of molecular nitrogen into ammonium, hydrogen is produced. Since this process is an energetically expensive process for the cell, hydrogen production is strictly controlled at different levels. When ammonium is present in the environment, hydrogen production completely ceases. The key proteins in the regulation of nitrogenase by ammonium are two PII proteins; GlnB and GlnK.?Hyvolution?, 6th framework EU project, aims to achieve maximum hydrogen production by combining two hydrogen production processes; dark fermentation and photofermentation. In the first stage of the overall process, biomass is used forhydrogen production in dark fermentation process. Then, the effluent of dark fermentation is further utilized by photosynthetic bacteria to produce more hydrogen. However, the effluent of dark fermentation contains high amount of ammonium, which inhibits photofermentative hydrogen production. In order to achieve maximum hydrogen production, ammonium regulation of nitrogenase enzyme in R.capsulatus has to be released. For this purpose, all PII signal transduction proteins of R.capsulatus (GlnB and GlnK) were targeted to be inactivated by site-directed mutagenesis. The internal parts of glnB and glnK genes were deleted individually without using antibiotic cassette insertion. The successful glnB mutant was obtained at the end of mutagenesis studies. In the case of glnK mutation, the suicide vector was constructed and delivered into the cells. However, glnK mutant could not be obtained.The effect of ammonium on glnB mutant R.capsulatus was investigated and compared with wild type. Biomass of the bacterial cultures, pH of the medium and amount of produced hydrogen were periodically determined. Moreover, the concentrations of acetic, lactic, formic and propionic acids in the medium were periodically measured. Both wild type and glnB mutant grew on acetate and effectively utilized acetate. Ammonium negatively affected hydrogen production of glnB mutant and wild type. The ammonium inhibition of hydrogen production did not release in glnB mutant due to the presence of active GlnK protein in the cell; hence, inactivation of one of PII proteins was not enough to disrupt ammonium regulation of the cell. Moreover, kinetic analysis of bacterial growth and hydrogen production were done. Growth data fitted to the Logistic Model and hydrogen production data fitted to the Modified Gompertz Model.
Benzer Tezler
- Heksozaminidaz enzimi alfa-altbirim genindeki 12 bazçiftlik delesyon mutasyonunun heksozaminidaz enzimi beta-altbirim geninde in vitro mutagenez ile oluşturulması ve proteine etkilerinin araştırılması
Reproducing the 12 bp deletion mutation of alpha-subunit gene of hexosaminidase into the beta-subunit gene of hexosaminidase by in vitro mutagenesis and analysing its effects on protein
İNCİLAY SİNİCİ
- Kırım-Kongo Kanamalı Ateşi hastalarında kemokin reseptör 5(CCR5) geni delta32 mutasyonunun analizi
Chemokine receptor 5 gene analysis of delta32 mutation in patients with Crimean-Congo Haemorrhagic Fever
DUYGU EKİNCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Tıbbi BiyolojiGaziosmanpaşa ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AYDIN RÜSTEMOĞLU
- Kronik hepatit C hastalarında kemokin reseptör 5 (CCR5) gen polimorfizminin ve karaciğer ekspresyonunun karaciğer histopatolojik bulgular üzerine etkisi
The effects of chemokin receptor 5 (CCR5) gene polimorphisme and it's liver expression on liver histopathological findings in patient with chronic HCV
ABDULKERİM YILMAZ
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2009
GastroenterolojiCumhuriyet Üniversitesiİç Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HAKAN ALAGÖZLÜ
- İdiyopatik boy kısalığı olan hastalarda Floresan In Situ Hibridizasyon ve dizi analizi yöntemleri ile SHOX geninin araştırılması
İdiyopatik boy kısalığı olan hastalarda Floresan In Situ Hibridizasyon ve dizi analizi yöntemleri ile SHOX geninin araştırılması
ABDULLATİF BAKIR
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2013
GenetikGazi ÜniversitesiTıbbi Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MERAL YİRMİBEŞ KARAOĞUZ
PROF. DR. MEHMET ALİ ERGÜN
- Bursa ilinde yaşayan alfa talasemi olgularının genetik mutasyon analizi
Genetic mutation analysis of ALPHA thalassemia cases living in Bursa
ŞEYMA NUR BAYRAK
Tıpta Uzmanlık
Türkçe
2023
Çocuk Sağlığı ve HastalıklarıSağlık Bilimleri ÜniversitesiÇocuk Sağlığı ve Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BETÜL ORHANER