Geri Dön

Investigation of antimicrobial resistance in wild-type and stress-resistant Saccharomyces cerevisiae strains

Yaban-tip ve strese dirençli Saccharomyces cerevisiae suşlarında antimikrobiyal dirençliliğinin incelenmesi

PDF İndir

  1. Tez No: 511699
  2. Yazar: RIZIQ NAHIDH ISMAEEL ALSAMAWI
  3. Danışmanlar: PROF. DR. ZEYNEP PETEK ÇAKAR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2018
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 71

Özet

Mantarlar hava, toprak ve su gibi çeşitli habitatlarda yaşayabilen organizmalardır. Bazı maya türleri simbiyont olarak, bazılarıysa parazit olarak yaşayabilirler. Funguslar mantar, küf ve mayalardan oluşur. Tüm bu farklı mantar türleri güçlü hücre duvarlarına sahiptirler. Dünya çapına yayılmış maya türlerinin çoğunluğu Ascomycota filumunda bulunur ve sadece birkaç tanesi Basidiomycota filumundadır. Ekonomik açıdan, endüstride kullanılan çok sayıda maya türü bulunmaktadır. Bu türler genellikle ekmek, şarap ve bira üretiminde kullanılır. Bu türlerin bir çoğu Saccharomyces cerevisiae suşları arasından seçilmişlerdir. S. cerevisiae mayası ökaryotik tek hücreli bir mikroorganizmadır. Genomunun kolay manipülasyonu ve aynı zamanda kültivasyon kolaylığı sebebiyle uygun bir model organizmadır. Tamamen dizilenmiş, kompakt bir genoma sahiptir. Bu çalışmada, daha önce tersine metabolik mühendislik stratejisi kullanılarak elde edilmiş, etanol-dirençli, koniferil aldehit-dirençli, kafein-dirençli, propolis-dirençli ve antimisin-dirençli mutant S. cerevisiae suşları, farklı antimikrobiyallere karşı gösterdikleri dirençlere göre analiz edilmiştir ve bu dirençler arasındaki olası ilişkiler incelenmiştir. Bu çalışmada, rapamisin, eritromisin, kanamisin ve antimisin-A antimikrobiyellerine karşı, respiratif ve fermentatif koşullar altında referans suşa (905) ve mutant suşlara spot analiz yöntemi uygulanarak çapraz dirençlilikler incelenmiştir. Antibiyotikler; yaygın olarak bakteriyel enfeksiyonların tedavisinde kullanılan, bakteriyel veya fungal kaynaklardan türetilmiş anti-enfektif ajanların bir alt kümesi olarak bilinirler. Antibiyotikler, bakteriyel enfeksiyonları tedavi etmek veya önlemek için tıbbi amaçlarla kullanılırlar. Bir bakterinin çoğalmasını engelleyen ya da onu tamamen öldüren maddelerin çoğu antibiyotik olarak adlandırılabilir. Ayrıca mantarlar ve virüsler de insanlar için bir risk oluşturabilirler ve sırasıyla antifungaller ve antiviraller tarafından hedeflenerek elimine edilirler.“Antimikrobiyal”ismi, antibiyotikler, antifungal ajanlar, antiviraller ve antiseptikler gibi kimyasalları içeren mikroorganizmaları inhibe eden veya öldüren herhangi bir bileşiği tanımlamak için kullanılan genel bir terimdir. Rapamisin, Paskalya Adası topraklarında yaşayan bir tür toprak bakterisi olan Streptomyces hygroscopicus tarafından üretilen makrosiklik bir antibiyotiktir. Rapamisin güçlü bir antifungal ajan olarak keşfedilmiştir, ancak başlangıçta, klinik olarak yararlı bir ilaç olarak gelişmesine yol açan, istenmeyen ve bağışıklık bastırıcı bir etki sergilemiştir. Rapamisin, açlık durumunun algılanmasında, kronolojik yaşlanmada, apoptozda ve enerji metabolizmasında önemli rollere sahip olan Target of Rapamycin (TOR) yolağının inhibitörüdür. Son zamanlarda yapılan araştırmalar, mTOR inhibitörü rapamisinin memelilerin yaşam süresini uzattığını göstermiştir. Yapılan bu araştırmalar bir memeli türünde maksimum yaşamın farmakolojik uzamasının ilk gösterimini temsil ettiği için büyük bir heyecan yaratan yeni bir keşif olmuştur. O zamandan beri, memelilerin ömrü üzerindeki rapamisin etkileri bazı ek çalışmalar ile de doğrulanmıştır. Kanamisin, kanamisin-A olarak bilinen ve oral, intravenöz ve intramüsküler formlarda bulunan aminoglikozit yapıda bakterisidal bir antibiyotiktir. Geniş bir enfeksiyon yelpazesini tedavi etmek için kullanılır. Kanamisin, Streptomyces kanamyceticus bakterisinden izole edilen ve yaygın olarak kullanılan kanamisin sülfat formundadır. Aminoglikozitler, bakteriyel 30S ribozomal alt birime bağlanarak ve t-RNA'nın yanlış okunmasına neden olarak işlev görürler. Böylece bakteri, bakteriyel büyüme için hayati önem taşıyan proteinleri sentezleyemez. Aminoglikozitler esas olarak Pseudomonas, Acinetobacter ve Enterobacter gibi aerobik, Gram-negatif bakterilerin enfeksiyonlarına karşı faydalıdır. Ek olarak, bazı mikobakteriler, tüberküloza neden olan bakteriler de dahil olmak üzere aminoglikozitlere karşı hassastır. Gram-pozitif bakterilerin neden olduğu enfeksiyonlar, aminoglikozidlerle de tedavi edilebilir, ancak diğer antibiyotikler, konakçı için daha güçlü ve daha az zararlıdır. Eritromisin, Streptomyces erythreus tarafından üretilen bir bakteriyostatik makrolit antibiyotiktir. 50S ribozomal alt birime bağlanarak protein sentezini inhibe eder. Bu bağlanma, peptidil transferaz aktivitesini inhibe eder ve proteinlerin çevrimi ve kenetlenmesi sırasında amino asitlerin translokasyonunu engeller. Eritromisin, antibakteriyel aktivitesi olan geniş spektrumlu bir makrolid antibiyotiğidir. Eritromisin, bakteriyel hücre zarından salınır ve bakteriyel ribozomun 50S alt birimine tersinir şekilde bağlanır. Böylece bakteriyel protein sentezini engeller. Eritromisin, enfeksiyon bölgesindeki ilacın konsantrasyonuna ve ilgili organizmanın duyarlılığına bağlı olarak bakteriyostatik veya bakterisit etki sergileyebilir. Ayrıca eritromisin, diğer ilaçların etkisini artırarak, mikrozomal metabolizmanın inhibisyonu ile diğer ilaçların etkilerini artıracak etkilere sebep olabilir. Eritromisin, eritromisin estolat, eritromisin laktobionat, eritromisin etilsüksinat ve eritromisin gluseptat dahil olmak üzere farklı ester formlarında mevcuttur. Antimisin-A, Streptomyces türlerinin ürettiği bir antifungal moleküldür. Mitokondriyal kompleks III inhibitörüdür. Antimisin, mitokondriyel komplekslerden kompleks III' ün ubiquinone bağlanan kısmına bağlanır. Böylece electron transferinin durmasına sebep olarak elektron akışını durdurur ve enerji üretimini engeller. Bu durum ek olarak yüksek miktarda reaktif oksijen türlerinin (ROS) salımına da yol açar. Biyokimyacılar, elektron akışını önlemek ve aerobik solunumun kimyasal detaylarını araştırmak için antimisinin bu spesifik bağlanmasından yararlanarak yapılan deney tasarımlarını kullanmışlardır. Bu araştırmalarla antimisinin enzim seviyesinden moleküler seviyeye kadar hücreleri nasıl etkilediği ve antimisin üzerindeki yan zincirlerin protein aşamasında elektron hareketini nasıl etkileyebileceği ve etkileyebildiği hakkında önemli bilgiler ortaya çıkarılmıştır. Antimisin, endüstriyel bir madde (pestisit) olarak kullanılan ve kayıtlı bir ürün olan Fintrol® ün de aktif maddesidir. Antifungal özelliklerinin bir sonucu olarak tarımda da ticari olarak uygulanmıştır. Antimisin balık türlerine karşı çok zehirli etki yapmaktadır. Bu özelliği sebebiyle, birçok balık çifliğinde kullanılır. Kedi balığı çiftliklerinde istenmeyen balık türlerinden kurtulmak için ticari bir toksik ajan olarak kullanılmıştır. Balıklarda türe özgü bir etkisi olduğu için, doğru konsantrasyonda kullanıldığında istenmeyen balık türlerini öldürürken, kültürü yapılan balıkların korunmasını sağlamaktadır. Bu çalışmadaki çapraz direnç analizlerine göre tüm mutant suşların, eritromisine ve antimisin-A stresine karşı benzer davranış gösterdiği belirlenmiştir. Ek olarak, fermentatif koşullar altında, sadece rapamisinin mayanın gelişmesini etkilediği gözlenmiştir. Bu çalışmada, strese dirençli bazı S. cerevisiae suşlarının antimikrobiyal dirençlerinin belirlenmesi ve farklı antimikrobiyallere ve farklı stres türlerine karşı olası çapraz dirençliliklerin belirlenmesi amaçlanmıştır. Elde edilen sonuçlar, antibiyotik ve antifungal direnci konusunda gelecekteki araştırmalar için yararlı olabilecektir.

Özet (Çeviri)

Fungi are organisms that live in various habitats like air, soil and water. Some species live as symbionts and some are parasites. Fungi kingdom consists of mushrooms, molds and yeasts. They all contain rigid cell walls. Yeast are spread worldwide, they are mostly in the phylum ascomycota, and only a few are within the phylum Basidiomycota. There is a high number of economically important types of ascomycete yeasts. These types are commonly used in bread, wine, and beer production; and are selected from Saccharomyces cerevisiae strains. Saccharomyces cerevisiae is a eukaryotic unicellular microorganism. It has a completely sequenced compact genome which makes it a suitable microorganism for easy manipulation of the genome and also ease of cultivation. In this study, ethanol-resistant, coniferyl aldehyde-resistant, caffeine-resistant, propolis-resistant and antimycin-resistant mutant S. cerevisiae strains which were previously obtained by inverse metabolic engineering strategy, were analyzed against different antimicrobials and possible relations between resistance to those antimicrobials were investigated. For this analysis, spot assay method was applied to reference strain (905) and mutant strains under respirative and fermentative conditions against rapamycin, erythromycin, kanamycin and antimycin-A antimicrobials. Antibiotics are generally known and referred to as a subset of anti-infective agents which are derived from bacterial or fungal sources that are used to treat bacterial infections. Antibiotics are generally used medically to treat or prevent bacterial infections. Most antibiotics inhibit the replication or completely kill bacteria. The name 'antimicrobial' is a general term for any compound that inhibits some vital functions or kills microorganisms including chemicals such as antibiotics, antifungal agents, antivirals, and antiseptics. Fungi and viruses may also pose some risks to humans and are targeted by antifungals and antivirals, respectively. Rapamycin is a macrocyclic antibiotic. It is produced by the soil bacterium Streptomyces hygroscopicus found on Easter Island soil. Rapamycin was discovered as a potent antifungal agent, but initially, it exhibited an undesirable and immunosuppressive effect, leading to its development as a clinically useful drug. Rapamycin is the inhibitor of Target of Rapamycin (TOR) pathway. This pathway has important roles such as nutrient sensing, chronological aging, apoptosis and energy metabolism. There is a recent discovery which states that the mTOR inhibitor rapamycin can extend the lifespan of mammals which has created great excitement, as it represents the first demonstration of the pharmacological extension of maximum life in a mammalian species. Since then, rapamycin effects on the lifespan of mammals have been confirmed by some additional studies. Kanamycin is mostly known and referred as kanamycin (A). It is an aminoglycoside bactericidal antibiotic which is found in oral, intravenous, and intramuscular forms. It is used to treat and cure a wide range of infections. Kanamycin is isolated from the bacterium Streptomyces kanamyceticus, and its mostly and commonly used form is kanamycin sulfate. Aminoglycosides function by binding to the bacterial 30S ribosomal subunit and causing misreading of t-RNA. By this way, the bacterium cannot synthesize the proteins vital for bacterial growth. Aminoglycosides are generally used against infections of aerobic, gram-negative bacteria such as Pseudomonas, Acinetobacter, and Enterobacter. Additionally, some mycobacteria are susceptible to aminoglycosides, including bacteria that cause tuberculosis. Infections caused by gram-positive bacteria can also be treated with aminoglycosides, but other antibiotics are more potent and less harmful to the host. Erythromycin is a bacteriostatic macrolide antibiotic produced by Streptomyces erythreus. By binding to the 50S ribosomal subunit, it inhibits protein synthesis. The binding to the 50S ribosomal subunit inhibits peptidyl transferase activity and interferes with the translocation of amino acids during the cycling and coupling of proteins. Erythromycin is released from the bacterial cell membrane and is reversibly attached to the 50S subunit of the bacterial ribosome. This prevents bacterial protein synthesis. Depending on the concentration of the drug, erythromycin may exhibit bacteriostatic or bactericidal action in the infection site and the sensitivity of the related organism. Additionally, erythromycin may enhance the actions of other drugs by the inhibition of microsomal metabolism, leading to toxicity of these other medications. Erythromycin is available in the form of different esters, including erythromycin estolate, erythromycin lactobionate, erythromycin ethylsuccinate, and erythromycin gluceptate. Antimycin-A is an antifungal produced by Streptomyces species. It is the mitochondrial complex III inhibitor. Antimycin binds closely to a pocket in 1 of 5 of the major electron transport proteins. Antimycin binds at the stage where ubiquinol, referred to as (coenzyme Q,) which usually binds to produce electrons to the level of (O2) that is bound to a close iron-containing enzyme. This explains why the electron transporter is blocked at some stages, the bound oxygen is exchanged to superoxide, a very reactive form of oxygen. Antimycin interacts specifically with the complex system of protein structures related to the electron movement. Biochemists make use of this specific binding of antimycin to avert the electron flow and to investigate the chemical details of aerobic respiration. With these investigations, significant information has been revealed about how antimycin adds at the enzyme level, down to the molecular level and the specifics on how the side chains on the antimycin can impact and influence the electron movement at the protein stage. Antimycin is an active ingredient in Fintrol®, a registered product, used as an industrial agent (pesticide). As a result of the antifungal properties, it has been demanded for commercial applications in agriculture. Antimycin is highly toxic to fish species. However, it is used in many fisheries. It has also been used as a commercial toxic agent to get rid of the unwanted fish species in catfish farms. Cross resistance analysis revealed that all mutant strains showed similar behavior against erythromycin and antimycin-A stress. Additionally, under fermentative conditions, only rapamycin affects the growth of the yeast. The aim of this study was to determine the antimicrobial resistances of some stress-resistant S. cerevisiae mutant strains and to identify possible relationships between cross-resistances to different antimicrobials and a variety of stress types. The results could be useful for future research on antibiotics and antifungals resistance.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    835844

    Escherichia coli'de aska klon koleksiyonu ve fonksiyonel genomik yaklaşımıyla propolisin antibakteriyel etkisine karşı direnç sağlayan genlerin araştırılması

    Investiagation of genes conferring resistance to the antibacterial effect of propolis in Escherichia coli using aska clone collection and functional genomic approach

    TELLI MAHMUDOVA

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2022

    BiyolojiMuğla Sıtkı Koçman Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BEKİR ÇÖL

  2. Tez No

    577552

    Investigation of the bacterial uptake of fluorescently labeled peptides and motility studies using lab-on-a-chip technology

    Floresanlı peptitlerin hücreye alınma mekanizması ve motilite çalışmalarının çip teknolojisi kullanılarak incelenmesi

    MERVE YÜCE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2019

    Kimya MühendisliğiBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞEFİKA KUTLU ÜLGEN

    DOÇ. DR. ELİF ÖZKIRIMLI ÖLMEZ

  3. Tez No

    505670

    Klebsiella pneumoniae kökenlerinde kolistin direncinin fenotipik ve moleküler yöntemlerle araştırılması

    Investigation of colistin resistance among klebsiella pneumoniae strains by using phenotypic and molecular methods

    BARIŞ ATA BORSA

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2018

    Mikrobiyolojiİstanbul Üniversitesi

    Tıbbi Mikrobiyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMER KÜÇÜKBASMACI

  4. Tez No

    352215

    Farklı kaynaklardan izole edilen salmonella suşlarının bazı virülans faktörlerinin incelenmesi

    Investigation of some virulence factors of salmonella strains isolated from different sources

    ZAVEN AĞAY

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2014

    Mikrobiyolojiİstanbul Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. AYTEN ERDEM

  5. Tez No

    486561

    Spontane fermente et ürünleri: Laktik asit bakterilerinin muhtemel starter kültür olarak izolasyonu ve karakterizasyonu

    Spontaneously fermented meats: Isolation and characterization of lactic acid bacteria as possible starter cultures

    MERVE ECE ARABACI

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Gıda Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ZEYNEP DİLEK HEPERKAN

Geri Dön