Dynamic analysis of secretome alterations in a bacilysin-knock out mutant of Bacillus subtilis
Basilsin biyosentezinin susturulduğu bir Bacillus subtilis mutantında dinamik sekretom değişimlerinin analizi
- Tez No: 489530
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLAY ÖZCENGİZ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Biology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2017
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 209
Özet
Bacillus cinsi bakteriler, antimetabolik ve farmakolojik aktiviteye sahip çok çeşitli ikincil metabolitler üretmektedirler. B. subtilis'in belirli suşları tarafından üretilen basilisin, L-alanin and L-antikapsin'den oluşan dipeptid yapısında bir antibiyotik olup enzimatik olarak sentezlenmektedir. Basilisin biyosentetik operonunda (bacA) gen ifadesinin, logaritmik büyüme fazı boyunca nispeten sabit olduğu, logaritmik fazdan durağan faza geçiş sürecinde arttığı ve durağan faza girildiği dönemde (16. saatte) maksimum seviyeye ulaştığı grubumuz tarafından daha önce gösterilmişti. bacA operonunun hücrelerde sporulasyonun başlamasını ve kompetans gelişimini kontrol eden“hücre yoğunluğu sinyali global düzenleyici mekanizma”nın çeşitli elemanları ve ayrıca besin miktarındaki azalmaya uyum, motilite, kemotaksis ve biyofilm oluşumu gibi çeşitli hücresel fonksiyonlarda kritik roller oynayan bazı esasiyel iki-bileşenli pleiotrofik regülatörler tarafından kontrol edildiği de yine grubumuzca rapor edilmişti. Daha sonra, basilisin biyosentezinin üretici organizmadaki fonksiyonlarını aydınlatmak amacıyla, B. subtilis PY79 ve onun basilisin biyosentezinin bloke edildiği bloke edilldiği bir mutantı olan OGU1 suşunda GeLC-MS/MS ve 2DE MALDI-TOF/MS yaklaşımları bir arada kullanılarak karşılaştırmalı sitozolik proteom analizleri gerçekleştirildi. Ancak, bacilysin blokajı sonucu ortaya çıkabilecek diğer önemli fizyolojik değişimlere işaret edebilecek önemli ekstrasellüler protein analizleri bu çalışmalarda yer almadı. B. subtilis sekretomunun, sporlanma fazının başlangıcında, yeni membran- ve hücre duvarı-bağlanma proteinleri ve makromolekül parçalayıcı enzimler gibi yeni besinler temin eden ve dışarıya yeni salgılanan enzimleri ve detoksifikasyon, iletişim, stres, savunma ile ilgili proteinleri içerecek biçimde değişime uğradığı bilinmektedir. Gram- pozitif bir organizma olarak, dış membranın bulunmayışı B. subtilis'de protein salgı yolaklarını basitleştirerek ekstraselüler proteinlerin yüksek seviyede salgılanmasına olanak tanımaktadır. Bu çalışmada, jele dayalı ve jelden bağımsız iki ayrı yaklaşım kullanılarak ulaşılabilen proteinlerin sayısının arttırılmasıyla B. subtilis'de basilisin üretimi yokluğunda ortaya çıkan sekretom değişimlerinin zaman ve mekan olarak dinamik bir analizi amaçlanmıştır. Glukoz içeren sentetik besi yerinde yapılan kültivasyonun 12., 16. ve 24. saatlerinde sekretom bileşenleri analiz edilmiş, tanımlanmış ve ana suş PY79 ve basilisin üretemeyen türevi OGU1 arasında farklılık gösteren proteinler ve bunların seviyeleri nicel olarak belirlenmiştir. LC-MS/MS analizlerinde toplam 2075 protein tanımlanabilmiştir. Tanımlanabilen proteinlerin 166'sının iki suş arasında farklı ifade edilen proteinler olduğu gösterilmiştir. Beklenildiği üzere, 2DE MALDI-TOF/MS yaklaşımı ile elde edilen toplam ve farklı ifade edilen protein sayıları çok daha düşük olmuş, yine de bu yöntemle elde edilen sonuçlar LC-MS/MS analiz bulgularını desteklemiştir. Bütünüyle ele alındığında, OGU1'de farklı ifade edilen proteinlerin transport ve metabolizma, genetik prosesler, yaşam biçimi, strese uyum, sporulasyon ve jerminasyon ve henüz tanımlanamayan fonksiyonel kategorilere ait olduğu gösterilmiştir. Basilisin biyosentezi yokluğunun hücreler tarafından bir çeşit stres koşulu olarak algılandığı varsayıldığında, mevcut farklılıklar genel bir savunma ve stresle başa çıkma göstergesi olarak kabul edilmelidir. Şimdiki çalışma, basilisin üretemeyen mutant organizmada tam hücre proteomu seviyesindeki değişimlerin kapsamlı biçimde anlaşılmasına önemli bir katkı sağlamış olup mevcut bulguların daha ileri fonksiyonel çalışmalarla desteklenmesi hedeflenmektedir.
Özet (Çeviri)
The members of the genus Bacillus produce a wide variety of secondary metabolites with antimetabolic and pharmacological activities. Bacilysin, being produced and excreted by certain strains of B. subtilis, is a dipeptide antibiotic composed of L-alanine and L-anticapsin which is synthesized enzymatically. As shown earlier by our research group, the expression of bacilysin biosynthetic operon (bacA) is relatively constant during the exponential growth, but increases during the transition between exponential and stationary phases and reaches to its maximal level upon entry into stationary phase (16th hour). We also reported for the first time that the expression of bacA operon is under the control of several elements of quorum sensing global regulatory pathway of sporulation initiation and competence development as well as those of some essential two-component pleiotropic regulator proteins that play the critical role in a variety of cellular functions, including the adaptation to nutrient-limiting conditions, motility, chemotaxis and biofilm formation. More recently, we performed comparative cytosolic proteome analysis in the bacilysin producer B. subtilis PY79 and its bacilysin-knock out derivative, OGU1, by using a combination of 2DE MALDI-TOF/MS and GeLC-MS/MS approaches with the aim of identifying functional roles of bacilysin biosynthesis in its producer. Yet, these studies did not cover extracellular proteins of the organisms which could point to some other important physiological alterations in response to the bacilysin knock out mutation. The secretome of B. subtilis is known to change at the beginning of the sporulation phase to include new membrane- and wall-binding proteins as well as those secreted outside, like new degradative enzymes that may provide the cells with new nutrients and those engaged in detoxification, communication, defense and many more. As a Gram-positive organism, the absence of an outer membrane in Bacillus subtilis simplifies protein secretion pathways and allow the organism to secrete high levels of extracellular proteins. The present study aims at an investigation of dynamic changes in the secretome of B. subtilis in the absence of bacilysin production by employing both 2 DE gel-based and gel-free approaches, to improve protein coverage as a function of time and space. At different time points of 12, 16 and 24 hours of cultivation in glucose-based synthetic medium, the secretome components were analyzed, identified and compared in the parental strain PY79 and its and bacilysin knock out mutant OGU1. LC-MS/MS analyses identified a total of 2075 distinct proteins. Of these, a total of 166 proteins were found to be differentially expressed between two strains. As expected, the numbers of total and differentially expressed proteins identified were much lower in 2DE MALDI-TOF/MS approach, still its results well supported the findings from LC-MS/MS analyses. Overall, the differentially expressed proteins mainly belonged the functional categories of transport and metabolism, genetic processes, lifestyle, coping with stress, sporulation and germination and those unknown. The alterations should mainly be regarded to represent a defense or stress-coping mechanism assuming that the absence of bacilysin is sensed by the mutant as a type of stress condition. The present study greatly aided in a comprehensive understanding of whole proteomic alterations in the bacilysin knock-out mutant that remains to be supported by further functional analyses.
Benzer Tezler
- Tales of turbulence: Bert-based multimodal analysis of fed communication dynamics amidst COVID-19 through FOMC minutes
Türbülansın hikayesi: COVID-19 döneminde fed iletişim dinamiklerinin FOMC tutanakları üzerinden bert temelli hibrit analizi
BİLAL TAŞKIN
Yüksek Lisans
İngilizce
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHacettepe ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ FUAT AKAL
- Sayısal haritalama teknikleri kullanılarak DNA dizilimleri üzerinden lösemi hastalığının temel türlerinin yapay zeka tabanlı algoritmalar ile sınıflandırılması
Classification of main types of leukemia disease with artificial intelligence-based algorithms on the DNA sequences using digital mapping techniques
FATMA AKALIN
Doktora
Türkçe
2023
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEJAT YUMUŞAK
- Functionalized nanofiber based scaffold in nerve tissue engineering
Sinir doku mühendisliğinde işlevselleştirilmiş nanofiberlerin kullanımı
İREM AYŞE KANNECİ ALTINIŞIK
Doktora
İngilizce
2017
Bilim ve Teknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. FATMA NEŞE KÖK
PROF. DR. GAMZE KÖSE
- The impact of metabolic reprogramming in helicobacter-activated B cell survival, differentiation, and proliferation
Metabolik yeniden programlamanın helikobakter ile aktive edilmiş B hücrelerinin canlılığına, farklılaşmasına ve çoğalmasına etkisi
BAHAR DENİZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Allerji ve İmmünolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYÇA SAYI YAZGAN