Moleküler hastalık kontrolü için fitoplazma efektör proteinlerinin belirlenmesi
Determination of phytoplasma effector proteins for molecular disease control
- Tez No: 925850
- Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ IŞIL TULUM
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyokimya, Biyoloji, Botanik, Biochemistry, Biology, Botany
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Botanik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 200
Özet
Fitoplazmalar, bitki özsuyuyla beslenen ve aynı zamanda konakçı olarak görev yapan böcekler tarafından iletilen bitkilerin zorunlu parazitleri olan en saldırgan floem sınırlı patojenlerden biridir. Birçok önemli ürün de dahil olmak üzere 1000'den fazla bitki türünü enfekte ederler ve dünya çapında yıkıcı verim kayıplarıyla ilişkilendirilirler. Bu benzersiz bakteriler, bakteriyel atalarından evrimleşmeleri sırasında genomlarındaki birçok metabolik yolak kaybolmuş ve boyutlarında büyük azalmalar geçirerek en küçük genomlardan birine ulaşmışlardır. Fitoplazmalar, N-terminal sinyal peptitlerinin (SP), sinyal peptidaz I (SPaz I) taradından kesimi ile ekstraselüller alana salgıladıkları“efektör proteinler”aracılığıyla konak hücre fonksiyonlarını manipüle edebilir ve bitkilerde çeşitli anomalilere neden olabilirler. Efektörler virülans için önemlidir ve bu nedenle fitoplazma ile ilişkili hastalıkların kontrolü için hassas hedeflerdir. Fitoplazmaların in vitro kültüre alınamayan durumları nedeniyle fitoplazma efektörleri üzerine sınırlı çalışmalar vardır. Günümüzde efektör adaylarının SP'leri ve kesim noktaları (KN); amino asit sekansları üzerinden in silico uygulamalar yardımı ile tahmin edimektedir fakat sonuçlar yüksek oranda yanlış pozitif yanlış negatif değerler göstermektedir. Bu çalışmada, fitoplazmalarda in silico SP tahmin yöntemlerini ikinci boyuttan üçüncü boyuta (3D) çıkartarak, sekansa dayalı SP tahmin programlarının sonuçlarını, 3D protein yapılarını kullanarak SP-SPaz I etkilişimleri üzerinden valide edebileceğimiz bir gidişat yolu geliştirmeyi hedefledik. Literatürde kesilebilir SP barındırdığı gösterilmiş olan virülans proteilerinden oluşturduğumuz datasetinin ve bu referans virülans proteinlerin (RVP) belirlemiş olduğumuz homologlarının olası SP KN'larını tekrar valide ettik. Daha önce üzerinde her hangi bir çalışma bulunmayan Fitoplazma SPaz I'lerini yapısal analizler ile karakterize ettik ve bakteriler arasında ender görülen ökaryotik ER-tipi SPaz I olduklarını belirledik. ColabFold uygulamasını kullanarak oluşturduğumuz 3D SP-SPaz I hetero-oligomer yapıları üzerinden SP karakterizasyonu ve bağlanma profili oluşturduk. Elde ettiğimiz verileri kulanılarak güvenilir bir Fitoplazma SP belirleme, hali ile Fitoplazma efektör proteinlerini belirleme gidişat yolunu tasarlamış olduk. Geliştirmiş olduğumuz gidişat yolunu, Fitoplazma taksonlarının salgıladığı olası efektör protein adaylarını belirlemek için kullandık. Fitoplazma olası efektör adaylarının çoğunun, SAP54'te de görüldüğü gibi; transkripsiyon faktörleri ile etkileşime girerek destabilize edici coiled coil katlanma motifi gösterdiğini gördük. Bunların yanında M41 ailesine ait metalopeptidaz ve C3H1-tipi çinko parmak motifi taşıyan efektör adayları ve diğer proteinler ile homolojik benzerlik taşımayan birçok yeni efektör adayı belirledik. Fitoplazmaların ER-tipi SPaz I'e sahip olduğu ilk bu çalışma ile gösterilmiş olmakla birlikte, tasarladığımız gidişat yolu ile, laboratuvar ortamında test edilebilecek birçok olası efektör proteini belirlemiş bulunduk. Keşfettiğimiz bu efektörler üzerine yapılan çalışmalar ile, fitoplazma salgınına karşı direnç ve savunma yöntemlerinin geliştirilebileğini umut ediyoruz.
Özet (Çeviri)
Phytoplasmas are one of the most aggressive phloem-limited pathogens, obligate parasites of plants transmitted by insects that feed on plant sap and also act as hosts. They infect over 1000 plant species, including many important crops, and are associated with devastating yield losses worldwide. During their evolution from their bacterial ancestors, these unique bacteria lost many metabolic pathways in their genome and have undergone massive reductions in size, resulting in one of the smallest genomes. Phytoplasmas can manipulate host cell functions and cause various anomalies in plants through“effector proteins”secreted into the extracellular space by cleavage of N-terminal signal peptides (SP) by signal peptidase I (SPaz I). Effectors are important for virulence and are therefore sensitive targets for the control of phytoplasma associated diseases. Due to the inability of phytoplasmas to be cultivated in vitro, there are limited studies on phytoplasma effectors. Currently, the SPs and cleavage sites (CSs) of effector candidates are predicted from amino acid sequences using in silico applications, but the results show a high rate of false positive and false negative values. In this study, we aimed to develop a pipeline by extending in silico SP prediction methods in phytoplasmas from the second to the third dimension and validate the results of sequence-based SP prediction programs on SP-SPaz I interactions using 3D protein structures. We re-validated the possible SP CSs of a dataset of virulence proteins that have been shown to harbor truncable SP in the literature and homologs of these reference virulence proteins (RVPs). We characterized the previously unstudied Phytoplasma SPaz I by structural analysis and found that they are eukaryotic ER-type SPaz I, which is rare among bacteria. We used ColabFold to characterize and binding profile SP on 3D SP-SPaz I hetero-oligomer structures. Using our data, we have designed a reliable pipeline for the identification of Phytoplasma SP and, consequently, Phytoplasma effector proteins. Using the pipeline we developed, we sought to identify possible effector protein candidates secreted by Phytoplasma taxa. We found that most of the possible phytoplasma effector candidates show a destabilizing coiled coil folding motif by interacting with transcription factors, as seen in SAP54. In addition, we have identified a number of new effector candidates from the M41 family, including metallopeptidase and C3H1-type zinc finger motif-bearing effector candidates, as well as many new effector candidates that do not share homologous similarities with other proteins. In addition to being the first to show that phytoplasmas possess ER-type SPaz I, our designed pathway has identified many possible effector proteins that can be tested in the laboratory. We hope that by studying these effectors, resistance and defense methods against phytoplasma outbreaks can be developed.
Benzer Tezler
- A study on the localization of alternative MEFV transcripts in neutrophil-like cells
MEFV alternatif transkriptlerinin nötrofil benzeri hücrelerde lokalizasyon çalışması
ŞULE ERDEMİR
Yüksek Lisans
İngilizce
2013
Genetikİstanbul Teknik Üniversitesiİleri Teknolojiler Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. EDA TAHİR TURANLI
- Adana ili domates üretim alanlarında hastalıklara neden olan bitki patojeni fitoplazma etmenlerinin saptanması ve filogenetik ilişkilerinin ortaya konulması
Determination of plant pathogenic phytoplasma agents causing diseases in tomato production areas in Adana province and evaluation of their phylogenetic relationships
ORKHAN MAMMADOV
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
ZiraatÇukurova ÜniversitesiBitki Koruma Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEHÇET KEMAL ÇAĞLAR
- Adana ili ve ilçeleri soya fasulyesi üretim alanlarında hastalıklara neden olan bitki patojeni fitoplazmaların tespiti ve tanılanması
Detection and identification of plant pathogen phytoplasmas causing diseases in soybean production areas of adana province
ALEYNA KOYUTÜRK
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
ZiraatÇukurova ÜniversitesiBitki Koruma Ana Bilim Dalı
PROF. DR. BEHÇET KEMAL ÇAĞLAR
- Investigation of mechanoregulatory role of desmin protein
Investigation of mechanoregulatory role of desmin protein
NİLÜFER DÜZ
Doktora
Türkçe
2024
Tıbbi BiyolojiHacettepe ÜniversitesiTıbbi Biyoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. PERVİN RUKİYE DİNÇER
- Deneysel tip 2 diyabette gelişen vasküler hasar ve kardiyomiyopatide sglt2 inhibitörü ile tedavide sirtuinlerin rolü
The role of sirtuins in treatment with sglt2 inhibitor in experimental type 2 diabetes with vascular damage and cardiomyopathy
ÜMRAN KIZRAK
Doktora
Türkçe
2023
Eczacılık ve FarmakolojiEge ÜniversitesiFarmakoloji Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ZELİHA KERRY
DOÇ. DR. GÖNEN ÖZŞARLAK SÖZER