Metaproteomic analysis of barley germination regime under the influence of increased temperature
Arttırılmış sıcaklık etkisi altında arpa çimlenme rejiminin metaproteomik analizi
- Tez No: 884290
- Danışmanlar: PROF. DR. DİDEM BALKANLI, DR. ÖĞR. ÜYESİ FLORİAN WEİLAND
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyokimya, Biyomühendislik, Biochemistry, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Yıldız Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 111
Özet
Maltlama, bira üretiminde ıslatma, çimlenme ve fırınlamadan oluşan çok önemli bir adımdır. Maltlama süreci, çimlenen arpa ve onunla ilişkili mikrobiyal topluluk arasındaki karmaşık etkileşimle açıklanabilir. Mikrobiyomun etkisi çok yönlüdür: Yararlı mikroorganizmalar nişastayı parçalayan enzimlerin üretimine katkıda bulunabilir, bu da çimlenmeyi ve ardından fermantasyon için şeker üretimini kolaylaştırır. İstenmeyen mikroplar ise toksin üretebilir veya çimlenmeye müdahale ederek maltın kalitesinden ödün verebilir. Bu çalışmada, hızlandırılmış maltlama rejim (AMR) mikrobiyomunun dinamik gelişimi, mikrobiyal topluluğun proteinleri aracılığıyla taksonomik kompozisyonunu ve fonksiyonel aktivitelerini karakterize eden metaproteomik yaklaşım kullanılarak araştırılmıştır. Bu doğrultuda AMR'nin ıslatma ve çimlenme aşamalarından alınan arpa örneklerinin mevcut mikroorganizmaları ultrasonikasyon yoluyla toplanmıştır. İlgili mikrobiyal proteinler ekstrakte edilmiş ve tripsinize edilmiştir. Elde edilen peptitler TMT (Tandem Kütle Etiketleri) ile etiketlenerek LC-MS/MS yoluyla analiz edilmiş ve ham veriler, Trans-Proteomik Pipeline ek uygulamasıyla Comet arama motoru kullanılarak anlamlandırılmıştır. Peptitlerin Unipept ile ileri-analiziyle arpa ve maltlama rejimi ile ilişkili mikroorganizmalar tanımlanmış ve bunların en düşük ortak ataları belirlenerek AMR potansiyeli ve optimizasyonu yorumlanmıştır. Bulgular, maltlama işlemi sırasında bakteri popülasyonunun mantar popülasyonunu baskıladığını göstermektedir. Farklı arpa türlerine rağmen mikrobiyal topluluktaki bu benzerliğin AMR maltında görülen dinamiği şıra filtrasyonunun engellendiğini de göstermiştir. Engellenen filtrelemeye ilişkin varılan olası açıklamalar, mantar baskılanması nedeniyle arabinoksilan bozunmasının azalması ve/veya tüm numunelerde baskın bakterilerin biyofilm oluşturan Pseudomonas ve Pseudomonadota olması olarak yorumlanmıştır. Çalışma, maltlık arpa gibi karmaşık ortamlardaki mikrobiyal toplulukların dinamiklerini anlamak için metaproteomik yaklaşımın etkinliğini göstermektedir. Bu dinamikleri anlayarak, maltlama sürecinin kalitesini ve verimliliğini artırmak adına mikrobiyal topluluk üzerinde kontrol sağlamak ve sonuçta geliştirilmiş ürün elde etmek mümkün olacaktır.
Özet (Çeviri)
Malting is a critical step in beer production that involves steeping, germination, and kilning. This can be explained by the complex interaction between germinating barley and its microbial community. The microbiome has a multifaceted impact where beneficial microorganisms can contribute to the production of starch-degrading enzymes, facilitating germination and subsequent sugar production for fermentation. In contrast, undesirable microbes can produce toxins or interfere with germination, bringing down malt quality. In this study, the dynamic evolution of the accelerated malting regime (AMR) microbiome was investigated using a metaproteomic approach, which characterizes the microbial community's taxonomic composition and functional activities via its proteins. Accordingly, microorganisms present were collected using ultrasonication from barley samples taken during the steeping and germination stages of AMR. Relevant microbial proteins were extracted and trypsinized. The resulting peptides were labeled with TMT (Tandem Mass Tags) and analyzed using LC-MS/MS, with the raw data annotated using the Comet search engine and the Trans-Proteomics Pipeline. By analyzing the peptides further with Unipept, microorganisms associated with the barley and malting regime were identified, their lowest common ancestor was determined, and AMR potential and optimization were interpreted. It was found that the bacterial population suppresses the fungal population during the malting process. The microbial community similarity observed in AMR malt, despite different barley species, also demonstrated that wort filtration was inhibited. Possible explanations for poor filtration include reduced arabinoxylan degradation due to fungal suppression and/or the presence of biofilm-forming Pseudomonas and Pseudomonadota in all samples. The study demonstrates the metaproteomic approach's effectiveness at comprehending the dynamics of microbial populations in intricate settings such as malting barley. By understanding these dynamics, control over the microbial community to enhance the quality and efficiency of the malting process can be gained, ultimately leading to improved product.
Benzer Tezler
- Metaproteomic analysis of saliva samples from parkinson's disease patients with cognitive impairments
Kognitif bozukluğu olan parkinson hastalarından alınan tükürük örneklerinin metaproteomik analizi
BALKIS KURBEH
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Biyoteknolojiİstanbul Medipol ÜniversitesiMoleküler Tıp ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜLEYMAN YILDIRIM
- Discovery of novel enzymes using proteomic approaches
Proteomik yaklaşımlar kullanılarak yeni enzimlerin keşfi
MERVE ÖZTUĞ KILINÇ
Doktora
İngilizce
2021
Biyokimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEVİN GÜL KARAGÜLER
DOÇ. DR. MÜSLÜM AKGÖZ
- Reşadiye kaplıcasının genomik ve metaproteomik açıdan incelenmesi
A genome and metaproteomic investigation of Resadiye spring
MELİS ÇAKDİNLEYEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2018
BiyokimyaGaziosmanpaşa ÜniversitesiBiyomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BİLGE HİLAL ÇADIRCI
- Alzheimer hastalığı transgenik fare modelinde nano-LC-MS/MS metaproteomik analiz yöntemi ile bağırsak florasındaki değişimin araştırılması
Investigation of change in intestinal flora in alzheimer's disease transgenic mouse model BY nano-LC-MS / MS metaproteomic method
ESRA AYAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2020
BiyokimyaAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar ÜniversitesiBiyokimya ve Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. AHMET TARIK BAYKAL