Geri Dön

Microcystis aeruginosa toksik peptidlerinin kromatografik analizi ve epitel hücreleri üzerindeki etkilerinin değerlendirilmesi

Chromatographic analysis of Microcystis aeruginosa toxic peptides and evaluation of effects on epithelial cells

PDF İndir

  1. Tez No: 557476
  2. Yazar: SEDA KUŞOĞLU
  3. Danışmanlar: PROF. DR. EMİNE ŞEKÜRE NAZLI ARDA
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyoloji, Biyoteknoloji, Genetik, Biology, Biotechnology, Genetics
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2019
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: İstanbul Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 104

Özet

Artan dünya nüfusuna bağlı olarak, özellikle içme suyu kaynaklarının güvenliği ve kalitesi son yıllarda dünya genelinde büyük önem arz etmeye başlamıştır. Siyanobakterilerin suda bulunuşu ve toksik bileşenlerinin tanımlanması öncelikli araştırma konuları haline gelmiştir, çünkü insan ve tüm canlı organizmalar üzerindeki toksik ve öldürücü etkilerinin önüne geçilmesi için bu verilerin elde edilmesi gereklidir. Ayrıca siyanobakteriyel kontaminasyondan kaynaklanan patolojik süreçleri önlenmek veya tedavi etmek üzere etkili stratejiler geliştirmek için toksik maddeler ve etki mekanizmaları tam olarak aydınlatılmalıdır. Dünya genelinde neredeyse tüm tatlı su kaynaklarında yaşayan siyanobakterilerden Microcystis aeruginosa ile yapılan çalışmalar, bu türün diğer alg türlerine göre daha yüksek toksisiteye neden olduğunu göstermiştir. Bu toksisite başta insan ve hayvanlar olmak üzere tüm canlıların yaşamını tehdit etmektedir. Toksik bileşenler, sulama sırasında absorbsiyon yoluyla bitki dolaşım sistemine girmekte ve buna bağlı olarak sadece kontamine olmuş suyun kullanımı ile değil, bu su ile sulanmış bitkilerin tüketimi ile de besin zincirine katılmaktadır. Microcystis aeruginosa'da yüksek hepatotoksik aktivite gösteren birçok peptid tanımlanmıştır. Bu toksik peptidler genellikle hücre içinde tutulmakla beraber, hücre lizizine bağlı olarak veya aktif taşıma sistemleri ile hücre dışına da salınmaktadır. Beslenme yoluyla alınan toksik peptidler, organik anyon transport proteinleri ile karaciğere taşınıp protein fosfataz 1 ve protein fosfataz 2A enzimlerini inhibe ederek, hücre içi fosfoprotein artışına ve buna bağlı intrahepatik kanamaya, hücre nekrozuna ve karaciğerde tümör oluşumuna sebep olmaktadır. Bu çalışmanın amacı, toksik peptidler ve proteinler içeren Microcystis aeruginosa ekstresinin ve kromatografik olarak ayrılmış fraksiyonlarının insan epitel hücreleri üzerindeki sitotoksik etkilerini değerlendirmektir. Çalışmanın ilk aşamasında, kültürdeki Microcystis aeruginosa hücrelerinden total ekstre hazırlandı. Daha sonra bu ekstre yüksek performans sıvı kromatografi (HPLC) yöntemiyle 8 fraksiyona ayrıldı. Total ekstre ve fraksiyonların farklı konsantrasyonları logaritmik büyüme evresinin ortasında ECV304 hücreleri üzerine 48 saat süreyle uygulandı ve konsantrasyona bağlı olarak hücre canlılığı üzerindeki etkileri istatistiksel açıdan değerlendirildi. Ayrıca, total ekstrede ve her bir fraksiyonda bulunan polipeptidlerin molekül ağırlıkları sodyum dodesil sülfat poliakrilamid jel elektroforeziyle analiz edildi. En yüksek toksik etkiyi (~%70), beklendiği gibi total alg ekstresi gösterdi. Fraksiyonların hücre çoğalması üzerindeki etkileri birbirinden farklılık gösterdi. Bazı fraksiyonlar (1, 2, 4, 5 ve 6 no.) sitotoksik etki ortaya koyarken (sırasıyla, %55, %40, %40, %35 ve %30), bazı fraksiyonların özellikle düşük konsantrasyonları (3, 7 ve 8 no.) proliferatif etki (~%80-%5) gösterdi. Bu tez, Microcystis aeruginosa ekstresindeki toksik peptidlerin HPLC ile ayrımını ve her bir fraksiyonun ayrı ayrı sitotoksik etkisini rapor eden ilk çalışmadır. Epitel hücreleri üzerindeki en yüksek sitotoksik aktivitenin total alg ekstresinde belirlenmiş olması, farklı fraksiyonlarda bulunan polipeptidlerin sitotoksisiteye sinerjik katkı sağladığını düşündürmektedir. Elektroforetik analizler total ekstre ve fraksiyonlarının geniş bir molekül ağırlığı aralığında (5-300 kDa) ortak veya farklı polipeptidler içerdiğini ortaya koymuştur. Bu sonuçlar, Microcystis aeruginosa'ya bağlı toksisitenin önlenmesinde ve tedavisinde hedeflenecek toksik moleküllerin belirlenmesi açısından önem arz etmektedir. Bu çalışmada optimize edilen HPLC prosedürü, Microcystis aeruginosa'nın ve diğer alglerin toksik peptidlerinin analizi için gelecekte yürütülecek çalışmalarda yol gösterici olabilir. Gelecek çalışmalarda Microcystis aeruginosa'daki toksik peptidleri daha iyi tanımlayabilmek için, total alg ekstresi yerine bu ekstreden çöktürülerek ayrılan total proteinlerin referans toksik peptidlerle birlikte kullanılması daha iyi sonuç verebilir. Ayrıca fraksiyonlardaki toksik peptidleri daha belirgin bir şekilde görüntüleyebilmek için peptidlere özel 1- ve 2-boyutlu PAGE sistemleri kullanılmalıdır.

Özet (Çeviri)

Due to the increase in worlds' population, especially safety and quality of drinking water resources have become very important in recent years worldwide. The entity of cyanobacteria in water, and identification of their toxic components have become primary research subjects, since these data must be achieved to avoid their toxic or fatal effects on human and all living organisms. Furthermore, toxic substances and their mechanisms of action must be fully elucidated to develop efficient strategies for the prevention or treatment of pathological processes arising from cyanobacterial contamination. Studies with Microcystis aeruginosa, a cyanobacterium living in almost all freshwater sources in all over the World, have revealed that this species has higher toxicity than other algae species. This toxicity threatens the lives of all living beings, especially humans and animals. The toxic components enter the plant circulation system through the absorption by the plants during the irrigation, and accordingly participate to food chain by not only the use of contaminated water, but also the consumption of the plants irrigated with this water. Many peptides with high hepatotoxic activity have been described in Microcystis aeruginosa. While these toxic peptides are generally retained in the cell, they are also released from the cell due to cell lysis, or by active transport systems. Dietary toxic peptides are transported to the liver by organic anion transport proteins and inhibit protein phosphatase 1 and protein phosfatase 2A enzymes, resulting in an increase of intracellular phosphoprotein, and associated intrahepatic bleeding, cell necrosis and tumor formation in the liver. The aim of this study was to evaluate the cytotoxic effects of Microcystis aeruginosa extract, which contains toxic peptides and proteins, and its chromatographically separated fractions on human epithelial cells. In the first step of the study, total extract was prepared from the Microcystis aeruginosa cells in the culture. The extract was then separated into 8 fractions by high performance liquid chromatography (HPLC) method. Different concentrations of total extract and fractions introduced to ECV304 cells on mid-log phase for 48 hours, and their concentration-dependent effects on cell viability were statistically evaluated. In addition, the molecular weights of the polypeptides in total extract and each fraction were analyzed by sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis. Total algal extract showed the highest toxic effect (~70%), as expected. Effects of fractions on cell proliferation varied. Some fractions (1, 2, 4, 5 and 6 no.) possessed cytotoxic activity (55%, 40%, 40%, 35% and 30%, respectively) while especially lower concentrations of some others (3, 7 and 8 no.), on the contrary, exerted proliferative effect (80%-5%). This thesis is the first study reporting the separation of toxic peptides in Microcystis aeruginosa extract by HPLC and the individual cytotoxic effect of each fraction. Since the highest cytotoxic activity on the epithelial cells was detected in total algal extract, the polypeptides found in different fractions seem to contribute to the cytotoxicity synergistically. Electrophoretic analyses revealed that total extract and fractions contained common or different polypeptides in a wide range of molecular weight (5-300 kDa). These results are important for the detection of toxic molecules targetted in the prevention and treatment of Microcystis aeruginosa-induced toxicity. The HPLC procedure optimized in this study may be a guide for future studies to analyze the toxic peptides of Microcystis aeruginosa and other algae. In future studies, the use of total proteins that are precipitated from total algal extract along with reference toxic peptides rather than this extract itself may produce better results for the identification of toxic peptides in Microcystis aeruginosa. Furthermore, peptides-specific 1- and 2-dimensional PAGE systems might be used to visualize the toxic peptides in the fractions.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    154995

    Fitoplankton (Microcystis aeruginosa) ve zooplankton (Daphnia magna) kültür ortamında biyokimyasal parametrelerin zamana bağlı değişimleri

    Time-dependent variations of biochemical parameters in a culture medium containing phytoplankton (Microcystis aeruginosa) and zooplankton (Daphnia magna)

    ESRA İREM KURT

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2004

    Su ÜrünleriMersin Üniversitesi

    Su Ürünleri Ana Bilim Dalı

    PROF.DR. ÖZDEN BAŞTÜRK

  2. Tez No

    252691

    Marmara bölgesi iç sularındaki bazı mavi-yeşil alg türlerinin toksin üretiminin genetik yöntemlerle araştırılması

    A genetic-based investigation of toxin production in some blue-green algae from freshwaters of Marmara region

    LATİFE KÖKER

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Su Ürünleriİstanbul Üniversitesi

    Su Ürünleri Temel Bilimleri Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. MERİÇ ALBAY

  3. Tez No

    621542

    Uluabat Gölü toksik siyanobakteri türleri ve toksinlerinin belirlenmesi

    Determination of toxic cyanobacteria and toxins in Lake Uluabat

    MİHRİBAN ÖZEN

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2020

    BiyolojiBursa Uludağ Üniversitesi

    Biyoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞÜKRAN DERE

    PROF. DR. METE YILMAZ

  4. Tez No

    252625

    İzmir Tahtalı Baraj Gölü'nün toksik siyanobakteri türleri ve bazı mikrosistin varyantları yönünden araştırılması

    Monitoring Izmir Tahtali reservoir for toxic cyanobacteria and certain microcystine variants

    SEMA İSPİRLİ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2009

    Su ÜrünleriEge Üniversitesi

    Su Ürünleri Yetiştiriciliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ŞEVKET GÖKPINAR

  5. Tez No

    841747

    Siyanobakteri yoğunluğuna çevresel faktörlerin etkisinin araştırılması

    Investigation of the effect of environmental factors on cyanobacterial density

    ESMA ADANUR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Çevre MühendisliğiSakarya Üniversitesi

    Çevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NURTAÇ ÖZ

Geri Dön