Expression of genes encoding fundamental copper homeostasis proteins in copper resistant Escherichia coli mutants
Bakıra dirençli Escherichia coli mutantlarında önemli homeostaz proteinlerini kodlayan genlerin ekspresyonu
- Tez No: 594833
- Danışmanlar: PROF. DR. AYŞE GÜL GÖZEN, DOÇ. DR. ÇAĞDAŞ DEVRİM SON
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Genetik, Mikrobiyoloji, Biotechnology, Genetics, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2019
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 108
Özet
Ağır metaller binlerce yıldır antimikrobiyal ajan olarak kullanılmaktadır. Su ve gıdaların dezenfekte edilmesi, yiyeceklerin ve içeceklerin muhafaza edilmesi, dizanterinin önlenmesi, cüzam, tüberküloz, bel soğukluğu, frengi gibi hastalıkların tedavisi, gelişen ülkelerde meyve fidelerinde biyokontrol ajanı olarak kullanılması ve alternatif çamaşır deterjanı olarak kullanılabilmesi ağır metallerin kullanım alanları arasındadır. Bakır ise antimikrobiyal özelliğinden dolayı en yaygın kullanılan ağır metallerden biridir. Buna ek olarak, bakır birçok canlı için temel ağır metallerdendir. 30'un üzerinde proteinin bakırı içerdiği görülmüştür. Bakır, indirgenmiş hali olan Cu(I) ve yükseltgenmiş hali olan Cu(II) arasında değişim göstermektedir. Bakır içeren enzimler ise bakırın bu özelliğinden yararlanarak redox tepkimelerini katalize ederler. Bakır içeren enzimlerin yer aldığı önemli metabolik olaylar arasında solunum, elektron taşınması ve oksidatif strese karşı korunma yer almaktadır. Fakat aerobik ortamlarda bakır miktarı çok fazla olduğunda, yüksek derecede reaktif olan hidroksil radikaller üretmeye başlar. Bu radikaller ise DNA'ya, proteinlere ve lipitlere zarar verir. Dolayısı ile, bakır homeostazı, bakteri hücrelerinde sıkı bir şekilde kontrol edilmektedir. Bu çalışmada, spontane ve UV'ye maruz bırakılarak elde edilen bakıra dirençli mutantlar Escherichia coli ATCC 8739 suşundan elde edilmiştir. Bakır homeostazında görev aldığı bilinen genler arasından ise copA, cusS ve cusF genleri seçilmiş ve ekspresyon seviyeleri ölçülmüştür. Ölçülen ekpresyon seviyeleri orijinal Escherichia coli ATCC 8739 suşu ve mutant suşlar kullanılarak bakır varlığında ve yokluğunda incelenmiştir. Ekspresyon farklılığının tespiti için RT-qPCR tekniği kullanılmıştır. Sonuçların istatistiksel önemi ise tek faktörlü varyans analizi (one-way ANOVA) ve Tukey çoklu karşılaştırma testi ile gösterilmiştir. Çalışma sonucunda, belirlenen copA, cusS ve cusF genlerinin ekspresyonunun hem spontane hem de UV ile elde edilmiş mutantlarda orijinal suşa göre belirgin bir şekilde arttığı tespit edilmiştir. Bu sonuç, belirlenen 3 genin bakır homeostazı için önemli genler olduğunu göstermiştir. Buna ek olarak, istatistiksel analizler göstermiştir ki spontane ve UV ile elde edilmiş mutantlar birbiri ile karşılaştırıldığında belirlenen genlerin ekspresyonu açısından herhangi bir fark bulunmamaktadır. Bu sonuç mutantların elde edildiği mutagenez yönteminin bakır homeostaz genlerinin ekspresyonu için bir önem taşımadığı anlamına gelir. Bu çalışma aynı zamanda, yüksek bakırlı ortamda, orijinal suşa oranla, bakır homeostaz genlerinin cusS geni için en az 6, copA geni için en az 21, cusF geni içinse 24 kat arttığını göstermiştir. Bu durum belirlenen genlerin yüksek bakır içeren ortamlarda yaşayabilmek için hayati önem taşıdığını ifade etmektedir.
Özet (Çeviri)
Heavy metals are used as antimicrobial agents for thousands of years. Their areas of usage include water and food disinfection, preservation of food and beverages, prevention of dysentery, treatment of leprosy, tuberculosis, gonorrhea, syphilis, an alternative to laundry detergents and biocontrol agents for crops of fruits in developing countries. Copper is one of the widely used heavy metals for its antimicrobial property. On the other hand, it is an essential heavy metal for the most living systems. Over 30 proteins were shown to contain copper. Copper alternates between reduced Cu(I) and oxidized state Cu(II). Therefore, copper containing enzymes use this alternation in the redox reactions they catalyze. These proteins take part in important metabolic reactions such as respiration, electron transport, and protection against oxidative stress. However, under aerobic conditions when copper is in excess, redox cycling of copper results in the production of highly reactive hydroxyl radicals. These radicals damage proteins, DNA, and lipids. Consequently, copper homeostasis is strictly controlled in the bacterial cells. In this study, spontaneous and UV-induced copper mutants were generated from Escherichia coli ATCC 8739 parent strain. Then, among the known genes that contribute to copper homeostasis copA, cusS and cusF were selected, and their expression levels were measured. The expression levels of these genes in mutants were compared to the levels in parent strain in the presence or absence of copper in the medium. Expression differences of these genes between control strain (E.coli ATCC 8739) and mutant strains (spontaneous and UV-induced, obtained from E.coli ATCC 8739) were determined via RT-qPCR technique. The statistical significance of the results was established with one-way ANOVA with Tukey's multiple comparison test. In the end, it has been shown that expressions of copA, cusS, and cusF genes increase significantly both in spontaneous and UV-induced mutants with respect to the parent strain. That indicates that copA, cusF and cusS genes are crucial for the copper resistance. The analyses of the results indicated that there was no difference between the spontaneously obtained mutants and the UV-induced mutant in terms of copper homeostasis genes' expressions. That implies that the gene expression levels were independent of the processes through which mutants were obtained. This study showed that the copper homeostasis genes' expressions augmented 6 times for cusS, 21 times for copA, and to 24 times for cusF over the parent strain's expressions. These increases in expressions obviously provide a mean for survival under copper stress.
Benzer Tezler
- Cloning of a cDNA encoding laccase from coriolopsis polyzona MUCL 38443 and expression in Pichia pastoris
Coriolopsis polyzona MUCL 38443'ten lakkaz kodlayan bir cDNA'nın klonlanması ve Pichia pastoris'te ifade edilmesi
ORKUN PİNAR
Doktora
İngilizce
2017
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYTEN KARATAŞ
- Çinko eksik koşullarda yetiştirilmiş Hordeum spontaneum C. Koch gövdesinden kurulmuş baskılayıcı çıkarım hibridizasyon kütüphanesinden seçilen cDNA'ların moleküler ve biyoinformatik analizleri
Molecular and bioinformatics analysis of cDNA's selected from stem suppression subtractive hybridization library of Hordeum spontaneum C. Koch grown under zinc deficient conditions
BAHAR IŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
GenetikYıldız Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. ŞENAY VURAL KORKUT
- Expression of recombinant acid protease (thermopsin) gene from thermoplasma volcanium
Thermoplasma volcanium rekombinant asit proteaz (termopsin) geninin ekspresyonu
BİLSEV KOYUNCU
Yüksek Lisans
İngilizce
2006
BiyolojiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
PROF.DR. SEMRA KOCABIYIK
- Epidermal büyüme faktörü aktivasyonuna neden olan EGFR vIII, E746-A750 del ve L858R mutasyonlarının biyolojik etkilerinin araştırılması
A research of biological effects of EGFR vIII, E746-A750 del and L858R mutations that caused epidermal growth factor activation
ONUR TOKGÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2011
Tıbbi BiyolojiPamukkale ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. HAKAN AKÇA
- Preeklampsili hastaların plasenta, plasental yatak ve kordon dokularındaki miRNA'ların ifade analizi
Expression analysis of miRNAs in the placenta, placental bed and umbilical cord tissues of patients with preeclampsia
TAHABERK ATEŞOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyolojiYıldız Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEHİR ÖZDEMİR ÖZGENTÜRK