Characterization of freeze-tolerant Saccharomyces cerevisiae obtained by evolutionary engineering
Evrimsel mühendislik ile elde edilen donmaya dirençli Saccharomyces cerevisiae?nin karakterizasyonu
- Tez No: 295330
- Danışmanlar: DOÇ. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Genetik, Mikrobiyoloji, Biotechnology, Genetics, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2011
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: İleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 103
Özet
Dondurarak saklama canlı hücrelerin uzun süreli muhafazası için endüstride kullanılan önemli bir araçtır. Bu metot; ilaç, tarım, ve gıda gibi alanlarda geniş çapta kullanılmaktadır. Dondurarak saklama uygulamaları esnasında maya hücreleri, düşük sıcaklık ve donma-erime döngüleri gibi canlılığı etkileyebilecek olumsuz dış etkilere maruz kalabilirler. Bu sebeple ticari değeri nedeniyle, mayanın donma direncinin arttırılması ciddi önem taşımaktadır. Bu amaçla, özel olarak geliştirilmiş maya hücreleri üzerinde, evrimsel mühendislik yaklaşımı gibi yöntemlerle, donma-erime stresine dirençte rol alan mekanizmaların anlaşılması büyük önem taşımaktadır. Evrimsel mühendislik, suş geliştirmede başarıyla kullanılan önemli bir stratejidir ve genetik çeşitliliği yüksek bir popülâsyon içinden istenilen özelliğe sahip bireylerin seçilmesi temeline dayanmaktadır. Bu çalışmanın amacı genetik, fenotipik ve fizyolojik bileşen ve belirteçlerin araştırılarak, donma erime stresine karşı geliştirilen direnç mekanizmalarının anlaşılmaya çalışılmasıdır. Önceki bir çalışmada, evrimsel mühendislik yöntemi uyarınca, -80 °C ve sıvı azot (-196 °C) stres şartlarında mutantlar elde edilip fenotip karakterizasyonları ve çapraz direnç incelemeleri gerçekleştirilmiştir. Bu çalışmada, donma-erime ile ilgili AQY1, AQY2, FPS1, CTT1, YAP1, GSH1 ve GLR1 genlerinin qPCR ile transkriptomik analizi gerçekleştirilmiştir. Buna paralel olarak büyüme eğrileri belirlenerek, hücre dışı glikoz, asetat, etanol, gliserol ile hücre içi glikojen ve trehaloz seviyeleri karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiştir Metabolit üretim ve tüketimi Yüksek Performanslı Sıvı Kromatografi ile yapılan analizden elde edilen verilerle hesaplanmıştır. Elde edilen sonuçların katı ve sıvı ortamda yapılan fenotip karakterizasyonu sonuçlarıyla örtüştüğü görülmüştür. Gen ekspresyon profilleri karşılaştırıldığında, AQY1, GSH1, CTT1 ve YAP1 genleri için, 905 suşuna normalize edilmiş ekspresyon değerlerinin mutant 5'te arttığı gözlenmiştir. Katı ortam ve yüksek basınçlı sıvı kromatografi sonuçlarına göre mutant 5'in, 905 ve mutant 23'ün aksine asetatı kullanamadığı görülmüştür. Sıvı ortam çalışmalarında, her iki mutant da H2O2 stresine çapraz direnç gösterdiyse de mutant 5 H2O2 tarafından indüklenen oksidatif strese karşı çok daha yüksek direnç göstermiştir. Yaban tipe kıyasla, mutantların glikojen ve trehaloz üretim ve tüketim değerlerinin kontrol koşullarında daha yüksek olduğu gözlenmiştir.
Özet (Çeviri)
Cryopreservation is a critical tool that is used in industry for long-term preservation and storage of living cells. This method is widely used in several applications adopted in various areas such as medicine, agriculture and food technology. Cryopreservation applications involve long-term exposure to low temperatures and cycles of freezing and thawing. These unfavorable conditions affect the viability and the activity of yeast cells. Thus, it is important to improve the freeze tolerance of baker?s yeast because of its commercial value. To this end, understanding the freeze-thaw stress tolerance mechanism in Saccharomyces cerevisiae is crucial, whereby it can be studied on tailored and improved yeasts obtained by numerous different strategies such as evolutionary engineering approach. Evolutionary engineering is an important strategy, which has successfully been used for strain improvement. This strategy is based on the selection of the mutants with a desirable phenotype among a genetically diverse population. The aim of this study was to gain more insight into the mechanisms responsible for freeze-thaw stress tolerance by investigating genetic, physiological and phenotypic components and indicators. In a previous study, -80ºC and liquid nitrogen (-196ºC) resistant mutants were obtained and selected using evolutionary engineering practices followed by phenotypic characterization, including cross-resistance to other industrial stresses. In this study, these mutants were analyzed transcriptomically by examining the expression patterns of known freeze-thaw related genes, which are AQY1, AQY2, FPS1, CTT1, YAP1, GSH1, GLR1, by using qPCR. In parallel with transcriptomic analysis, growth curves were obtained and co-evaluated with extracellular metabolite levels regarding glucose, acetate, ethanol, glycerol and intracellular metabolite levels including glycogen and trehalose. Production and consumption of metabolites were estimated by using data obtained from HPLC analysis. These results were consistent with the phenotypical characterization results from solid and liquid media. According to the results of gene expression profiling studies, expression fold values normalized to 905 for AQY1, GSH1, CTT1 and YAP1 genes were found to be elevated in treated mutant 5. Solid media results showed that mutant individual 5 could not use acetate in contrast to 905 (wild type) and mutant 23. This finding was confirmed with the HPLC analyses. Despite the fact that both mutants had cross-resistance to H2O2 stress in liquid medium, individual 5 showed excessively more tolerance to oxidative stress induced by hydrogen peroxide. Compared to wild type, glycogen and trehalose production and consumption were higher in freeze-resistant mutants under control conditions.
Benzer Tezler
- The investigation of surface topography for micro/nano scaled surfaces
Mikro/nano ölçekte topografik yüzey incelemesi
BİLGİNER GÜNDÜZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
Makine MühendisliğiAydın Adnan Menderes ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. PINAR DEMİRCİOĞLU
- Evolutionary engineering and molecular characterization of freeze-thaw resistant Saccharomyces cerevisiae
Donma-erime stresine dirençli Saccharomyces cerevisiae nin evrimsel mühendisliği ve moleküler karakterizasyonu
ÜLKÜ YILMAZ
Doktora
İngilizce
2013
Genetikİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR
- Physicochemical and NMR relaxometric characterization of freeze and spray dried glycated soy proteins
Dondurularak ve püskürtülerek kurutulmuş glike soya proteinlerinin fizikokimyasal ve NMR relaksometrik karakterizasyonu
OZAN TAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Gıda MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HALİL MECİT ÖZTOP
YRD. DOÇ. DR. BEKİR GÖKÇEN MAZI
- Development and characterization of high energy cathode materials for lithium-ion batteries
Lityum iyon piller için yüksek kapasiteli ve enerjili katot malzemelerinin geliştirilmesi, üretilmesi ve karakterizasyonu
ATIL BÜYÜKBURÇ
Doktora
İngilizce
2013
EnerjiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET KADRİ AYDINOL
- Enkapsüle ağız sütü (kolostrum) tozu üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of encapsulated colostrum powder
GÜL EFE
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Gıda MühendisliğiOndokuz Mayıs ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FEHMİ YAZICI