Geri Dön

Systems biology of microbial biopolymer production

Mikrobiyal biyopolimer üretiminin sistem biyolojisi

PDF İndir

  1. Tez No: 338933
  2. Yazar: ÖZLEM ATEŞ
  3. Danışmanlar: DOÇ. DR. EBRU TOKSOY ÖNER
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Kimya Mühendisliği, Bioengineering, Biotechnology, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2013
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Marmara Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 191

Özet

Biyoaktif fruktan polimeri olan levan çoğunlukla yüksek değer taşıyan uygulamalar ile bağlantılıdır. Mikrobiyal biyopolimerlerin ticarileştirilmesinde özellikle levan gibi çok pahalı olan biyopolimerler için ekonomik engellerin aşılması gerekmektedir. Halomonas smyrnensis AADT karbon kaynağı olarak sukroz kullanıldığında levansukraz aracılığı ile verimli şekilde levan üretebilen halofilik bir bakteridir. Sistem bazlı metabolik modelleme yaklaşımı H. smyrnensis AAD6T metabolizması ve levan üretimi arasındaki etkileşimi anlamak açısından önemli bir adım oluşturmaktadır ve ek olarak endüstriyel uygulamalarda metabolik performansı arttırmaktadır. Bu amaç açısından önemli bir adım olarak halofilik bakteriler için model organizma olarak değerlendirilen Chromohalobacter salexigens DSM3043?ün ilk geniş kapsamlı genom boyutlu metabolik ağ yapısı rekonstrüksiyonu genom anotasyonu, fizyolojik ve biyokimyasal bilgilere dayanarak gerçekleştirilmiştir. Akı denge analizi ile manual olarak oluşturulan bu rekonstrüksiyon (584 gen, 1386 tepkime, ve 1411 metabolit) C. salexigens fenotipik özellikleriyle ilgili literatür verilerine karşı kapsamlı şekilde doğrulanmıştır ve osmoadaptastyon mekanizmasında önemli rol oynayan endüstriyel öneme sahip organik osmolitlerin(ektoin, betain, kolin) metabolik akı değerlerinin deneysel gözlemlerle tutarlı şekilde kestirimi yapılmıştır. Daha sonra bu ağ yapısı, H. smyrnensis AAD6T?nin biyokimyasal, fizyolojik ve fenotipik özellikleri aracılığıyla kuvvetlendirilip düzeltilmiştir. 1393 metabolit ve 1108 tepkime içeren jenerik metabolik modelin kısıt temelli simulasyonlar ile sistematik olarak in silico analizi yapılmıştır. Levan biyosentezi ve diğer metabolik süreçler arasındaki ilişkiyi aydınlatmak amacıyla metabolik ağ yapısının enzim-graft gösterimi ve graft ayrıştırma tekniği kullanılmıştır. Kontrol efektif akı (Control effective fluxes: CEF) kavramı ile levan biyosentezi ve diğer metabolik süreçler arasındaki önemli bağlantılar tahmin edilmiştir. Başlıca bulgu mannitol metabolitinin levan biyosentezini artırıcı etkisidir. Sukroz hidroliz hızı ve hücredışı glukoz birikiminin artması ve fruktozun hücre içine alım hızının azalmasıyla paralel olarak 50g/L sukroz bazlı besiyerine optimum olarak 30g/L konsantrasyonda mannitol eklendiğinde levan üretiminin 2 kat arttığı görülmüştür.

Özet (Çeviri)

Levan is a bioactive fructan type polymer that is mainly associated with high-value applications. In commercialization of microbial biopolymers, economic hurdles need to be overcome, especially for very expensive biopolymers like levan. Halomonas smyrnensis AADT is a halophilic bacterium that can efficiently produce levan from sucrose via levansucrase activity. A systems-based metabolic modeling approach constitutes an important step towards understanding the interplay between metabolism and levan biosynthesis in H. smyrnensis AAD6T and further enhances its metabolic performance for industrial application. As a significant step towards this goal, the first comprehensive genome-scale metabolic network of Chromohalobacter salexigens DSM3043, which is considered as model organism for halophilic bacteria, has been reconstructed based on its genome annotation, physiological and biochemical information. By using flux balance analysis, this manually-curated reconstruction (584 genes, 1386 reactions, and 1411 metabolites) was extensively validated against literature data on the C. salexigens phenotypic features, and the metabolic fluxes of industrially important organic osmolytes (ectoine, betaine, and choline), which play important roles in the osmoadaptation mechanism, were predicted compatible with experimental observations. Subsequently, this network was recruited, and refined via integration of the available biochemical, physiological and phenotypic features of H. smyrnensis AAD6T. The generic metabolic model (1393 metabolites and 1108 reactions) was then systematically analyzed in silico using constraints-based simulations. To elucidate the relationship between levan biosynthesis and other metabolic processes, an enzyme-graph representation of the metabolic network and a graph decomposition technique were employed. Using the concept of control effective fluxes, significant links between several metabolic processes and levan biosynthesis were estimated. The major finding was the elucidation of the stimulatory effect of mannitol on levan biosynthesis, which was further verified experimentally.The optimal concentration of 30 g/L mannitol supplemented to the 50 g/L sucrose-based medium resulted in 2-fold increase in levan production in parallel to increased sucrose hydrolysis rate, accumulated extracellular glucose, and decreased fructose uptake rate.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    390686

    Investigation of the fructose uptake system in halomonas smyrnensis AAD6 to design strategies for enhanced levan biosynthesis

    Artırılmış levan bi̇yosentezi̇ strateji̇leri̇ tasarlamak i̇çi̇n halomonas smyrnensis AAD6'daki fruktoz alımının araştırılması

    BÜŞRA AYDIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2014

    BiyomühendislikMarmara Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. KAZIM YALÇIN ARĞA

  2. Tez No

    493918

    Mikrobiyal biyopolimer üretimi ve antimikrobiyal yüzey olarak kullanımının araştırılması

    Production of microbial biopolymer and research on using as antimicrobial surface

    GÖZDE KOŞARSOY AĞÇELİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    BiyolojiHacettepe Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NİLÜFER CİHANGİR

  3. Tez No

    353787

    Elektroüretimle nanolif eldesine etki eden faktörlerin ve jelatin-pektin içeren nanoliflerin model gıdaların reolojik özelliklerine etkilerinin incelenmesi

    Investigations on affecting parameters of electrospinning and rheological properties of model food systems containing electrospun gelatin-pectin nanofibers

    ALPARSLAN KUMRU

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2013

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. FİLİZ ALTAY

  4. Tez No

    38574

    Use of microbial polyhydroxyalkanoates in the construction of biomedical drugrelease systems

    Mikrobiyal polihidroksialkanoatların biyomedikal ilaç salım sistemleri yapımında kullanılması

    İHSAN GÜRSEL

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    1995

    BiyolojiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    PROF.DR. GREGORY GREGORİADİS

  5. Tez No

    330750

    Whole genome sequencing and genome annotation of levan producing Halomonas smyrnensis AAD6

    Levan üreten Halomonas smyrnensis AAD6'nin tüm genom dizilemesi ve gen açiklamalarinin eldesi

    ELİF SÖĞÜTCÜ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    BiyomühendislikMarmara Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. KAZIM YALÇIN ARĞA

Geri Dön