Bazı gram negatif bakterilerde bakteriyosin üretimi ve karakterizasyonu
Bacteriocin production and characterization in some gram negative bacteri̇a
- Tez No: 926334
- Danışmanlar: PROF. DR. AYTEN KİMİRAN, PROF. DR. TÜLİN ÖZBEK
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Mikrobiyoloji, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2024
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 129
Özet
Antibiyotiklerin yanlış ve yaygın kullanımından dolayı gelişen antibiyotik direnci, halk sağlığı açısından büyük bir tehdit oluşturmaktadır. Bu nedenle araştırmacılar, antimikrobiyal aktiviteye sahip yeni bileşiklerin keşfine ve tanımlanmasına odaklanmıştır. Bakterilerden elde edilen bakteriyosinler, gıda endüstrilerinde biyokoruyucu olarak ve çeşitli terapötik uygulamalarda kullanılabilmektedir. Bu bakımdan bakteriyosinler, antibiyotiklerin yerini alabilecek doğal ve sürdürülebilir bir alternatifi temsil etmektedir. Bakteriyosinler, Gram negatif ve Gram pozitif bakteriler tarafından ortam şartları uygun olmadığı zaman üretilen, genellikle dar etki spektrumuna sahip, antimikrobiyal peptitlerdir. Bakterilerin, ortamda rekabet edebilmek ve sınırlı kaynaklara erişim sağlamak için bakteriyosin ürettiği varsayılmaktadır. Bu tez çalışmasında, daha önceki çalışmalarda çevresel örneklerden izole edilen 42; gıda örneğinden izole edilen 19 bakteri olmak üzere toplam 61 Gram negatif bakterinin patojen bakterilere karşı antibakteriyel aktivitesi incelenmiştir. Gram negatif bakterilerin antibakteriyel aktivitesi ilk olarak canlı hücrelerle, nokta ekim ve agar sandviç yöntemleriyle test edilmiştir. Canlı hücre etkileşimlerinde antibakteriyel aktivite gösteren dokuz Gram negatif bakterinin hücresiz sıvıları (süpernatant) hazırlanmış ve antibakteriyel aktivite noktaekim, agar sandviç, kuyu difüzyon ve disk difüzyon yöntemleriyle test edilmiştir. Antibakteriyel aktiviteye sahip olduğu belirlenen BK96 bakterisinden elde edilen süpernatantın kısmi saflaştırılması %80 doygunlukta amonyum sülfat ve 1:2 oranında kloroform/metanol ile gerçekleştirilmiştir. Kısmi saflaştırma sonucunda elde edilen proteinin moleküler ağırlığı SDS-PAGE yöntemi ile, antibakteriyel aktivitesi nokta ekim yöntemiyle test edilmiştir. Farklı enzimlerin (proteaz, tripsin, α-kimotripsin, α-amilaz ve lipaz), sıcaklıkların (30˚C, 50˚C, 70˚C, 80˚C, 95˚C, 121˚C; 15 ve 30 dakika) ve pH değişimlerinin (2, 4, 6, 8, 10) BK96'dan elde edilen proteinin antibakteriyel aktivitesi üzerine etkisi incelenmiştir. Elde edilen proteinin minimum inhibisyon konsantrasyonu (MİK) 96 kuyucuklu U tabanlı mikropleyt içerisinde mikrodilüsyon yöntemiyle test edilmiştir. Tez çalışması kapsamında ayrıca, BK96 bakterisinden elde edilen proteinin, patojen bakteriler üzerindeki biyofilm inhibisyonunu değerlendirmek amacıyla 24 saatlik anti-biyofilm ve üç günlük olgun biyofilm eradikasyon aktivitesi incelenmiştir. Canlı hücre etkileşimleri deneyleri sonucu, çevresel kaynaklı yedi; gıda kaynaklı iki bakterinin canlı hücrelerinin standart patojen bakterilere karşı antibakteriyel aktiviteye sahip olduğu saptanmıştır. Canlı hücre etkileşiminde antibakteriyel aktivite gösteren dokuz Gram negatif bakteriden sadece BK96 kodlu bakterinin süpernatantının Staphylococcus aureus ATCC 25923 bakterisine karşı antibakteriyel aktiviteye sahip olduğu saptanmıştır. BK96 bakterisinden elde edilen proteinin moleküler ağırlığının 35-55 kDa arasında tespit edilmiştir. Proteaz, tripsin, α-kimotripsin, α-amilaz ve lipaz enzimleriyle muamelesi sonucunda proteinin antibakteriyel aktivitesinde azalma meydana geldiği, en çok aktivite kaybının ise tripsin enziminde meydana geldiği belirlenmiştir. BK96'dan elde edilen proteinin anitibakteriyel aktivitesini farklı sıcaklık değerlerinde yüksek oranda koruduğu, özellikle 70°C ve 95°C'de (30 dk) antibakteriyel aktivitede herhangi bir kayıp olmadığı tespit edilmiştir. BK96 bakterisinden elde edilen proteinin asidik ve bazik pH değerlerinde, antibakteriyel aktivitesini yüksek oranda koruduğu belirlenmiştir. Elde edilen protenin MİK değerleri, S. aureus ATCC 25923, S. aureus ATCC 6538, VRE ATCC 51299, MRSA ATCC 3591 ve S. epidermidis ATCC 1228 bakterilerine karşı 355.52 µg/ml; B. subtilis NCTC 10400 bakterisine karşı 311.08 µg/ml olarak belirlenirken MBK değerleri, S. aureus ATCC 25923 için 422.18 µg/ml, B. subtilis için 355.52 µg/ml olarak belirlenmiştir. BK96 bakterisinden elde edilen proteinin, S. aureus ATCC 25923 başta olmak üzere, çeşitli patojen mikroorganizmaların oluşturduğu biyofilmi azalttığı ve bu patojenlerin oluşturduğu üç günlük olgun biyofilm oluşumunu elimine edebildiği saptanmıştır. BK96'dan elde edilen protein, S. aureus ATCC 25923'ün oluşturduğu biyofilmi 422.18 µg/ml'den 44.44 µg/ml'ye kadar belirlenen her konsantrasyonda azalttığı tespit edilmiştir. Aynı zamanda, BK96'dan elde edilen protein, S. aureus ATCC 25923'ün oluşturduğu 3 günlük olgun biyofilmi 422.18 µg/ml'den 44.44 µg/ml'ye kadar belirlenen her konsantrasyonda azalttığı ve 422.18 µg/ml'de %86.94 oranında olgun biyofilmi elimine ettiği saptanmıştır. BK96 bakterisinden elde ettiğimiz proteinin termostabil özellikte olması, değişen pH değerlerinde aktivitesini koruması, S. aureus ATCC 25923 bakterisine karşı antibakteriyel aktivite göstermesi ve S. aureus ATCC 25923 başta olmak üzere, çeşitli patojen bakterilerin oluşturduğu biyofilmi önleyebilmesi, terapötik ajan olarak, gıda endüstrilerinde ve tıbbi cihazlarda antibiyofilm ajanı olarak kullanım potansiyeli taşıdığını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
Antibiotic resistance, which develops due to the misuse and widespread use of antibiotics, poses a major threat to public health. For this reason, researchers have focused on the discovery and identification of new compounds with antimicrobial activity. Bacteriocins obtained from bacteria can be used as biopreservatives in food industries and in various therapeutic applications. In this respect, bacteriocins represent a natural and sustainable alternative that can replace antibiotics. Bacteriocins are antimicrobial peptides, usually with a narrow spectrum of activity, produced by Gram negative and Gram positive bacteria when environmental conditions are not suitable. It is assumed that bacteria produce bacteriocins to compete in the environment and to access limited resources. In this thesis study, the antibacterial activity of a total of 61 Gram negative bacteria, 42 of which were isolated from environmental samples and 19 of which were isolated from foodsamples, against pathogenic bacteria was investigated. The antibacterial activity of Gram negative bacteria was first tested with live cells, using spot inoculation and agar sandwich methods. Cell-free fluids (supernatants) of nine Gram negative bacteria showing antibacterial activity in live cell interactions were prepared and antibacterial activity was tested by dot cultivation, agar sandwich, well diffusion and disk diffusion methods. Partial purification of the supernatant obtained from BK96 bacteria, which was determined to have antibacterial activity, was carried out with ammonium sulfate at 80% saturation and chloroform/methanol at a ratio of 1:2. The molecular weight of the protein obtained as a result of partial purified protein was determined by SDS-PAGE method and its antibacterial activity was tested by dot cultivation method. The effects of different enzymes (protease, trypsin, α-chymotrypsin, α- amylase and lipase), temperatures (30˚C, 50˚C, 70˚C, 80˚C, 95˚C, 121˚C; 15 and 30 minutes) and pH changes (2, 4, 6, 8, 10) on the antibacterial activity of the protein obtained from BK96 were investigated. The minimum inhibitory concentration (MIC) of the obtained protein was tested in 96-well U bottom microplate by microdilution method. In addition, within the scope of the thesis study, 24-hour anti-biofilm and three-day mature biofilm eradication activities of the protein obtained from BK96 bacteria were investigated in order to evaluate the biofilm inhibition on pathogenic bacteria. As a result of live cell interaction experiments, it was determined that live cells of seven environmentally sourced and two food-sourced bacteria had antibacterial activity against standard pathogenic bacteria. Among the nine Gram negative bacteria that showed antibacterial activity in live cell interaction, only the supernatant of the BK96 coded bacteria was found to have antibacterial activity against Staphylococcus aureus ATCC 25923 bacteria. The molecular weight of the protein obtained from BK96 bacteria was determined to be between 35-55 kDa. It was determined that the antibacterial activity of the protein decreased as a result of treatment with protease, trypsin, α-chemotrypsin, amylase and lipase enzymes, and the greatest loss of activity occurred in the trypsin enzyme. It was determined that the antibacterial activity of the protein decreased as a result of treatment with protease, trypsin, α- chymotrypsin, α-amylase and lipase enzymes, and the greatest loss of activity occurred in the trypsin enzyme. It was determined that the protein obtained from BK96 maintained its antibacterial activity at different temperature values at a high rate, and that there was no loss in antibacterial activity, especially at 70°C and 95°C (30 min). It was determined that the protein obtained from BK96 bacteria maintained its antibacterial activity at a high rate at acidic and basic pH values. The MIC values of the obtained protein were determined as 355.52 µg/ml against S. aureus ATCC 25923, S. aureus ATCC 6538, VRE ATCC 51299, MRSA ATCC 3591 and S. epidermidis ATCC 1228 bacteria; 311.08 µg/ml against B. subtilis NCTC 10400 bacteria, while MBK values were determined as 422.18 µg/ml for S. aureus ATCC 25923 and 355.52 µg/ml for B. subtilis. It was found that the protein obtained from BK96 bacteria reduced the biofilm formed by various pathogenic microorganisms, especially S. aureus ATCC 25923, and could eliminate the three-day mature biofilm formation formed by these pathogens. It was found that the protein obtained from BK96 reduced the biofilm formed by S. aureus ATCC 25923 at every concentration determined from 422.18 µg/ml to 44.44 µg/ml. At the same time, it was found that the protein obtained from BK96 reduced the 3-day mature biofilm formed by S. aureus ATCC 25923 at every concentration determined from 422.18 µg/ml to 44.44 µg/ml and eliminated the mature biofilm by 86.94% at 422.18 µg/ml. The thermostable properties of the protein we obtained from BK96 bacteria, its ability to maintain its activity at changing pH values, its antibacterial activity against S. aureus ATCC 25923 bacteria, and its ability to prevent biofilm formed by various pathogenic bacteria, especially S. aureus ATCC 25923, indicate that it has the potential to be used as a therapeutic agent, as an antibiofilm agent in the food industry and medical devices.
Benzer Tezler
- Salamura beyaz peynirden izole edilen bazı laktokok, enterekok ve laktobasil suşlarının proteolitik aktivite, bakteriyosin etkenliği ve biyogen amin oluşumu açısından karşılaştırılması
A Comparative study on proteolytic activity, bacteriocin efficiency and biogenic amine formation of some lactoccucus enteroccoccus and lactobacillus strains isolated from white pickled cheese
FÜGEN DURLU ÖZKAYA
Doktora
Türkçe
2001
Gıda MühendisliğiAnkara ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEZİHE TUNAİL
- Kanatlı gastrointestinal sisteminden özgün laktik asit bakteri suşlarının izolasyonu ve biyoteknolojik yönden değerlendirilmesi
Isolation and biotechnological evaluation of specific lactic acid bacteria strains from the poultry gastrointestinal system
ESRA BEDİR
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
BiyoteknolojiYıldız Teknik ÜniversitesiBiyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TÜLİN ÖZBEK
DR. ÖĞR. ÜYESİ ENES SEYFULLAH KOTİL
- Yöresel peynirden izole edilen gram pozitif bir bakterinin ürettiği bakteriyosinin karakterizasyonu
Characterization of bacteriocin produced by a gram positive bacteria isolated from traditional cheese
HİLAL İŞLEROĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2006
Gıda MühendisliğiGaziosmanpaşa ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ.DR. ZELİHA YILDIRIM
- Bazı gram negatif bakterilerin bakteriyosin üretimlerinin araştırılması
Investigation of bacteriocin production from some gram negative bacteria
SEBAHAT TEKCAN DÜĞENCİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2014
BiyolojiHacettepe ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. IŞIL SEYİS BİLKAY