Haşhaşta alkaloit biyosentezinin metabolik mühendislik, yeni nesil dizileme ve işlevsel genomik yaklaşımları uygulanarak incelenmesi
Evaluation of alkaloid biosynthesis in opium poppy by applying metabolic engineering, next-generation sequencing and functional genomics approaches
- Tez No: 420474
- Danışmanlar: DOÇ. DR. İSKENDER PARMAKSIZ, DOÇ. DR. TURGAY ÜNVER
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2016
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Gaziosmanpaşa Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 190
Özet
Haşhaş (Papaver somniferum L.), morfin gibi benzilizokuinolin tipi alkaloitleri (BIA) üreten önemli bir tıbbî bitkidir. Bu çalışmada BIA biyosentezinde rol oynayan 3-hidroksi-N-metilkoklaurin4´-O-metiltransferaz (4´OMT) ve retikulin 7-O- metiltransferaz (7OMT) genleri; yaprak, gövde ve kapsül dokularında aşırı ifade ettirilmiş ve ayrıca virüs indükleyici gen susturma (VIGS) metodu ile baskılanmıştır. Bu genlerde gerçekleşen baskılanma ve aşırı ifadelenme, transkript ve protein düzeyinde doğrulanmıştır. Ek olarak, doğrulamaları yapılan manipülâsyonların alkaloit seviyelerine olan etkileri de araştırılmıştır. Sonuçlar; aynı genin baskılanması ve aşırı ifade ettirilmesi, farklı dokularda çeşitli metabolitlerin seviyelerini değiştirdiğini ve bununla birlikte morfin sentezinde rol alan genlerin (COR, SAT, TYDC, CNMT ve 6-OMT) transkripsiyonunu da değişik seviyelerde etkilediğini göstermiştir. Örneğin, 4´OMT geninin baskılanmasının, toplam alkaloit içeriğini gövdede azaltırken, kapsülde artırdığı belirlenmiştir. 7OMT gen baskılanması ise gövde dokusunda toplam alkaloit miktarının artmasına neden olmuştur. Diğer taraftan, 4´OMT ve 7OMT genlerinin aşırı ifade edilmesi, gövde dokusunda daha yüksek morfin birikimiyle sonuçlanırken, kapsül dokusunda ise morfin miktarı azalmıştır. Ayrıca, kapsül dokusunda Roche 454-GS FLX+ teknolojisi ile gerçekleştirilen transkriptom dizilemesi sonucuna göre, 4´OMT ve 7OMT genlerinin manipülasyonunun pek çok transkriptin ifadesinide değiştirdiği görülmüştür. Bu transkriptlerden özellikle sekonder metabolit birikimi ile ilişkili olan adenozilhomosisteinaz 1 transkriptinin ve toplam alkaloit miktarının, 4´OMT geni aşırı ifade edilince kapsül dokusunda ifade düzeylerinde azalma tespit edilmiştir. 7OMT geni baskılandığında ise, ifadesi değişen transkriptlerin enerji ve metabolit üretimini arttırırken morfin birikimini de indüklediği bulunmuştur.
Özet (Çeviri)
Opium poppy (Papaver somniferum L.) is a valuable plant producing BIA, such as morphine. In this study, 3-hydroxy-N-coclaurine 4'-O-methyltransferase (4'OMT) and reticulin 7-O- methyltransferase (7OMT) genes, which play an important role in the BIA biosynthesis, were over-expressed in leaf, stem and capsule tissues. The genes were also suppressed by virus inducer gene silencing (VIGS) method. The over-expression and suppression that occured in the genes were confirmed at transcript and protein levels. In addition, the effects of verified manipulations on alkaloid levels were also investigated. The results showed that the suppression and over-expression of the same gene changed the levels of various metabolites in different tissues, while variously effecting the levels of the transcription of some genes that play a role in morphine synthesis. Suppression of the expression of 4'OMT gene caused reduction in total alkaloid content in stem tissue, whereas it was found to increase in the capsule. The 7OMT gene suppression led to an increase in total alkaloid content in stem tissues. On the other hand, over-expressions of 4'OMT and 7OMT genes resulted in higher morphine accumulation in stem tissues, whereas the amount of morphine decreased in capsule tissue. In addition, according to transcriptome studies carried out by Roche 454 GS-FLX sequencing technology, the manipulation of 4'OMT and 7OMT genes led to changes in expression of many transcripts in capsule tissue. When 4'OMT gene was over-expressed in capsule, there was a decrease in the levels of total alkaloid amount and transcription of adenosylhomocysteinase 1 gene, which is associated with the accumulation of secondary metabolites. As a result of suppression of 7OMT gene, transcripts whose expression changed were found to increase energy and metabolite production while inducing morphine accumulation.
Benzer Tezler
- Virüs aracılı gen susturma (VIGS) yöntemiyle haşhaş süspansiyon kültüründe alkaloid üretiminin modifikasyonu
Modification of alcaloide production in opium poppy suspension culture by virus induced gene silencing (VIGS) method
DENİZ ECE ŞALLI
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyolojiYıldız Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMİHA ERİŞEN
DR. DENİZ KÖM
- Transcriptome analysis of morphine biosynthesis in Opium poppy (Papaver somniferum L.)
Haşhaş (Papaver somnıferum L.)'ta transkriptom analizi ile morfin sentez mekanizmasının araştırılması
KUAYBE YÜCEBİLGİLİ KURTOĞLU
Doktora
İngilizce
2016
BiyolojiMarmara ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM İLKER ÖZYİĞİT
YRD. DOÇ. DR. TUĞBA GÜRKÖK
- Haşhaş (Papaver somniferum L.)'da tebain üretim mekanizmasının yeni nesil dizileme sistemi ile transkriptom düzeyinde incelenmesi
Transcriptome based analysis of the thebaine biosynthesis mechanism in opium poppy (Papaver somniferum L.) via next gereation sequencing
BEHCET İNAL
Doktora
Türkçe
2015
BiyolojiAnkara ÜniversitesiTemel Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN ÖZCAN
DOÇ. DR. TURGAY ÜNVER
- Kodein ve kodein tuzlarına uzun süreli maruziyetin metallotiyonin sentezi ve lipit peroksidasyonu üzerindeki etkilerinin belirlenmesi
Determination of the effects of long-term exposure to codeine and codeine salts on metallothionein synthesis and lipid peroxidation
DERYA TEMİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2019
BiyolojiTokat Gaziosmanpaşa ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ EMEL CANPOLAT
- Haşhaş (Papaver somniferum L.) mikro-RNA larının (miRNA) tanımlanması ve miRNA hedef gen ekspresyon analizlerinin belirlenmesi
Identification of opium poppy micro-RNAs (miRNA) and expression analyses of their target gene transcripts
HATİCE BÖKE
Doktora
Türkçe
2013
BiyoteknolojiAnkara ÜniversitesiTemel Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TURGAY ÜNVER