Geri Dön

The effect of blue light on unicellular organisms at transcriptome level

Mavi ışığın tek hücreli organizmaların transkriptom profiline etkisi

PDF İndir

  1. Tez No: 434278
  2. Yazar: MEHMET TARDU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. İBRAHİM HALİL KAVAKLI
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Biyoloji, Biyoteknoloji, Genetik, Biology, Biotechnology, Genetics
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2016
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Hesaplamalı Bilimler ve Mühendislik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 258

Özet

Canlılar, çevrelerindeki ışığı algılayarak metabolizmalarını ve fizyolojilerini bulundukları ortama uyum sağlayacak şekilde optimize ederler. Bununla beraber, ışık bütün canlılarda bulunan nükleik asitler, lipidler ve proteinler üzerinde zararlı etkilere de sebep olabilir. Güneş ışınlarının bu etkileri nedeniyle prokaryot ve ökaryot hücrelerde hayatta kalma stratejisi olarak ve metabolizmalarını adapta etmek amacıyla ışığı algılama ve tepki kapasitesi çok yaygınlaşmıştır. Bu tez çalışmasında RNA dizileme yöntemi kullanılarak tek hücreli canlılarda (Vibrio cholerae ve Cyanidioschyzon merolae) ışığın etkilediği yolaklar hesapsal yöntemler yardımıyla belirlenmiştir. C. merolae en ilkel fotosentetik ökaryotlardan biridir. Hem bir ekstremofil olması hem yosunlar ve kara bitkileri arasındaki evrimsel geçiş açısından önemli olması nedeniyle, ışığın değişen çevre koşullarında canlılık üzerindeki etkisini araştırmak için iyi bir model organizma olarak düşünülmektedir. Bu yüzden, biz bu canlıda kırmızı ve mavi ışık etkisini RNA dizileme yöntemini kullanarak inceledik. Sonuç olarak, bu canlının sahip olduğu 5103 genin % 35'i ve 155 transkripsiyon faktörün % 46'sının mavi ve kırmızı ışık tarafından düzenlendiği bulunmuştur. Bu canlıda herhangi bir kırmızı ışık fotoreseptörü bulunmamasına rağmen, kırmızı ışığın toplam genlerin % 22'sini düzenlemesi beklenmedik bir sonuç olarak not düşülmüştür. Işığın canlılar üzerindeki etkilerinden birinin de foto-oksidatif stress olduğu bilinmektedir. Yapılan analizler sonucunda C. merolae hücrelerinin gen transkripsiyonu düzeyinde verdiği ışık tepkisinin foto-oksidatif stres kaynaklı olmadığı tespit edilmiştir. Mavi ışık tarafından gen transkripsiyonu düzenlenen 3 kriptokrom geninin ise (CmPHR2, CmPHR3 ve CmPHR7), mavi ışığa bağlı bazı genlerin transkripsiyonunu düzenlediğini tahmin etmekteyiz. Ayrıca kırmızı ışık etkisindeki gen transkripsiyonlarındaki değişimin retrograde sinyal iletim mekanizmaları ile alakalı olabileceğine dair güçlü bir kanıt olarak düşünülebilir. İkini çalışma olarak, gen nakavt ve RNA dizileme yöntemlerini kullanarak fototrof olmayan bir bakteri olan V. cholerae'da ışığın gen transkripsiyonu üzerine etkisini araştırdık. Genom düzeyinde yapılan analizlerde genlerin % 6,3'ünün (222 gen) transkripsiyonunun mavi ışık tarafından düzenlendiği ortaya çıkmıştır. Bulunan bir diğer sonuç ise, bu düzenlemenin foto-oksidatif stress sonucu üretilen reaktif oksijen türevleri tarafından olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen nakavt hücre hatları sayesinde 222 genin transkripsiyonunu düzenleyen mekanizma tam olarak ortaya çıkarılmıştır. Buna gore, anti-sigma faktörü olan ChrR (VC2301) ve metalo-regülatör protein olan MerR'in (VCA0056), hücresel koruma, DNA onarımı ve karbon metabolizmasında rol oynayan genlerin transkripsiyonunu düzenlediği bulunmuştur. Konak hücresi dışında doğal su ortamında uzun süreler ışığa maruz kalarak yaşayabilen bu canlının hayatta kalabilme stratejisi olarak gen düzeyinde böyle bir düzenlemeyi yaptığı düşünülmektedir.

Özet (Çeviri)

The ability of light perception is crucial for the survival of most organisms that enables them to adjust their physiology and metabolism to the changing environmental conditions. Light, in contrast, is also a threat to any living organism owing to the deleterious effects it can have on nucleic acids, lipids and proteins. Therefore, the capacity to sense and respond to light is widespread among prokaryotes and eukaryotes to survive and adapt themselves as a result of selective pressure of the solar irradiation. This dissertation concentrates on the analysis of light regulated pathways in unicellular organisms, non-phototrophic prokaryote Vibrio cholerae and phototrophic red alga Cyanidioschyzon merolae, via transcriptome profiling. C. merolae is one of the most primitive of photosynthetic eukaryotes. Since it is an extremophile, it is conceivable to study the effect of light on this organism to see how it adapts itself to different environmental conditions and to establish an evolutionary conserved global light response between algae and land plants. Therefore, we decided to investigate the direct effect of red and blue lights at the transcriptional level as well as to verify known blue light receptor genes and the involved transduction pathways using next generation RNA-seq approach. Our results indicated that transcriptional regulations of 35 % of the total genes, including the genes encodes 46 % of transcription factors, were regulated by blue and red lights in C. merolae. Unexpectedly, although there are yet no identified red light photoreceptors, 22 % of the total genes (1116) were regulated by the red light; 521 genes were solely red-light responsive. Transcriptional modulation due to light exposure does not arise from photo-oxidative stress. Blue light dependent regulation of three cryptochromes (CmPHR2, CmPHR3 and CmPHR7) implies a potential role in light-dependent transcriptional regulation in C. merolae. In spite of absences of any red light photoreceptors, a great impact of the red light on the biological processes may suggest the importance of retrograde signaling in this organism. Secondly, we investigated the effect of blue light in non-phototrophic bacteria V. cholerae by using genetics and transcriptome profiling. Genome-wide analysis revealed that the transcription of 6.3% of the genes was regulated by blue light in V. cholerae. To understand signaling mechanisms, we generated several knockout cell lines and subjected to genome-wide analysis under blue light condition. Studies with a double mutant confirm an anti-sigma factor (ChrR) and a novel putative metalloregulatory-like protein (MerR) are responsible for the genome-wide regulation to blue light response in V. cholerae. We further showed that blue light enhances ROS production, possibly generated through the oxidative phosphorylation pathway. These results demonstrate that V. cholerae responds to blue light with a novel mechanism to produce an appropriate response against photo-oxidative stress. This response regulates the transcription of genes involved in cellular protection, DNA repair, and carbon metabolism. Outside its host, V. cholerae can survive for extended periods in natural aquatic environments. Therefore, the regulation of light response for V. cholerae is a critical cellular process for its survival. Collectively, all these data reveal that light is important not only for phototrophs but also non-phototrophs to regulate their metabolism and related physiological pathways through elegant and complex signaling cascades.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    24479

    The Effect of selected pesticides on the gravth and nitrogen fixation in cynobacteria

    Başlık çevirisi yok

    SİMA GÜNER SIVACI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1992

    KimyaBoğaziçi Üniversitesi

    DOÇ. DR. DİLEK ÇALGAN

  2. Tez No

    880611

    Deneysel rat modelinde farklı greft materyalleri ile birlikte uygulanan mavi ışığın kemik iyileşmesi üzerine etkisi

    The effect of blue light on bone healing with different graft materials in experimental rat model

    AYŞE BAŞAK KAPÇAK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Veteriner HekimliğiKafkas Üniversitesi

    Veterinerlik Cerrahisi Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. METE CİHAN

  3. Tez No

    421207

    Görünür bölgede ışık uygulamasının hasat sonrası domateslerin raf ömrü ve kalitesi üzerine etkisinin incelenmesi

    Investigation of the effect of visible light treatment on storage life and quality parameters of post harvest tomatoes

    HALİME ESİN AKIN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. NEŞE ŞAHİN YEŞİLÇUBUK

  4. Tez No

    710086

    Farklı dalga boylarındaki led ışıkların biber ve domates fidelerinin kalitesi üzerine etkileri

    Investigation of the effects of led lights with differentwavelengths on tomato and pepper seedling quality

    ABDULLAH HAVAN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2021

    ZiraatKahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi

    Bahçe Bitkileri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. AHMET KORKMAZ

  5. Tez No

    799486

    Effects of different combination of red, green and blue LED light spectrums on the growth of green algae chlamydomonas reinhardtii (chlorophyta)

    Kırmızı, mavi ve yeşil LED ışık dalga boylarının farklı oranlarda uygulanmasının chlamydomonas reinhardtii (chlorophyta) yeşil alg türünün büyümesine olan etkileri

    DINA NABIL MOHAMMAD ALJAMILI

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2023

    BiyolojiBolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    Assist. Prof. Dr. MURAT TELLİ

Geri Dön