Biosynthesis of high value-added carotenoids by engineered microorganisms
Tasarlanmış mikroorganizmalar ile katma değeri yüksek karotenoidlerin biyosentezi
- Tez No: 892345
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖZKAN FİDAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyomühendislik, Biyoteknoloji, Genetik, Bioengineering, Biotechnology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Abdullah Gül Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 88
Özet
Karotenoidler, bitkiler, algler ve diğer organizmaları renklendirmede önemli rol oynayan pigment molekülleridir. Bu moleküller, antikanser, antiviral ve antioksidan aktiviteler gibi çeşitli biyolojik aktiviteler sergiler. Büyük bir market büyüklüğüne sahiptirler ve ağırlıklı olarak gıda, yem ve kozmetik endüstrilerinde kullanılırlar. Karotenoidlerin mevcut tedarik zinciri, çoğunlukla bitkilerden ekstraksiyon ve/veya belirli karotenoidler için kimyasal senteze dayanır. Ancak, bu stratejiler iklim değişikliğinden etkilenme, daha zor ve maliyetli ekstraksiyon süreçleri ve çevresel sorunlar gibi çeşitli kısıtlamalar ve dezavantajlara sahiptir. Mikrobiyal biyosentez bu sorunları aşmak ve aynı zamanda kısa sürede, endüstriyel ölçekte üretim için avantajlar sağlayan etkili bir yöntemdir. Bu araştırmada, genetik olarak tasarlanmış mikroorganizmalar kullanarak yüksek katma değerli karotenoidleri biyosentezle üretmeyi amaçladık. Doğal bir zeaksantin diglukozit üreticisi olarak keşfedilmiş endofitik Pseudomonas sp. 102515'in genomu, CRISPR-Cas9 ile düzenlenerek zeaksantin glukoziltransferaz (CrtX), likopen β-siklaz (CrtY) ve β-karoten hidroksilaz (CrtZ) genleri nakavt edildi. Pseudomonas sp. 102515'in ΔcrtX, ΔcrtY ve ΔcrtZ mutant suşları elde edildi. Diğer yandan, crtW, CaZEP ve CaZEP-CaCCSm40 genlerini taşıyan aşırı ekspresyon plazmidleri oluşturuldu ve ΔcrtX mutantına astaksantin, violaksantin ve kapsantin/kapsorubin sentezlemek üzere transforme edildi. Mutant suşlardan ve aşırı ekspresyon suşlarından elde edilen ekstraktların HPLC analizi, genetik olarak tasarlanmış suşların zeaksantin, β-karoten ve likopen gibi ilgili karotenoidi ürettiğini ortaya koydu. Böylece, bu çalışma, genetik mühendislik ile endofitik bakterilerde değerli karotenoidlerin biyosentezi için bir yol açtı.
Özet (Çeviri)
Carotenoids are pigment molecules that play an important role in coloring plants, algae, and other organisms. These molecules exhibit various biological activities such as anticancer, antiviral and antioxidant activities. They have a huge market size and are mainly used in the food, feed, and cosmetic industries. The current supply chain for carotenoids is mostly relied on the extraction from plants and/or chemical synthesis for certain carotenoids. However, these strategies have various bottlenecks and disadvantages such as being affected by climate change, more difficult and costly extraction processes, and environmental issues. These can be overcome with microbial biosynthesis, which not only addresses the previous problems but also provides advantages of producing in a short time and scale-up for industrial production. In this research, we aimed to biosynthesize the high value-added carotenoids by engineered microorganisms. The genome of a native producer of zeaxanthin diglucoside, identified as endophytic Pseudomonas sp. 102515, was first edited by CRISPR-Cas9 to knock out zeaxanthin glucosyltransferase (CrtX), lycopene β-cyclase (CrtY) and beta-carotene hydroxylase (CrtZ). This led to ΔcrtX, ΔcrtY and ΔcrtZ mutant strains of Pseudomonas sp. 102515. On the other hand, overexpression plasmids carrying crtW, CaZEP and CaZEP-CaCCSm40 genes were constructed and transformed to ΔcrtX mutant to synthesize astaxanthin, violaxanthin and capsanthin/capsorubin. HPLC analysis of extracts from mutant strains and overexpression strains revealed that all the engineered strains produced the corresponding carotenoids such as zeaxanthin, β-carotene, and lycopene. Thus, this study paved the way for the biosynthesis of valuable carotenoids in the engineered endophytic bacteria.
Benzer Tezler
- Towards heterogeneous biocatalysis of glutathione production by selective conjugation of enzymes
Glutatyon enzimlerinin seçici konjugasyonu ile heterojen biyokatalize dair çalışmalar
YAĞMUR ERSOY
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
BiyokimyaKoç ÜniversitesiKimya ve Biyoloji Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ CEM ALBAYRAK
- İyon kromatografi kondüktivite dedektörü ile orotik asidürili hasta idrarında orotik asit tayini
Determination of orotic acid in orotic aciduria patient's urine samples with ion chromatograph/conductivity dedector
DAMLA ZEYDANLI
- Lipid production by Yarrowia lipolytica growing on food waste
Yemek atiklarinda çoğaltilan Yarrowia lipolytica ile lipit üretimi
SOODEH SALIMI KHALIGH
Doktora
İngilizce
2023
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MAHMUT ALTINBAŞ
- Gümüş nanopartiküllerin Salvia sclarea'da sürgün rejenerasyonu ve sekonder metabolit içeriklerine etkisi
The effect of silver nanoparticles on shoot regeneration and secondary metabolite contents of Salvia sclarea
ELİF ARSLAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
BiyolojiYıldız Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEMİHA ERİŞEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ HÜSEYİN SERVİ
- Synthesis and characterization of ionic guar gum derivatives
İyonik guar zamkı türevlerinin sentezi ve karakterizasyonu
ASLIHAN NAMLI
Yüksek Lisans
İngilizce
2024
Kimyaİstanbul Teknik ÜniversitesiPolimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. CÜNEYT HÜSEYİN ÜNLÜ