Geri Dön

Neonatal buzağı ishallerinden izole edilen Escherichia coli izolatlarına özgü litik bakteriyofajların izolasyonu ve moleküler karakterizasyonu

Isolation and molecular characterisation of lytic bacteriophages specific to Escherichia coli isolates from neonatal calf diarrhoea

PDF İndir

  1. Tez No: 939738
  2. Yazar: FATMA TÜRKARSLAN AKBABA
  3. Danışmanlar: PROF. DR. HASAN HÜSEYİN HADİMLİ
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Mikrobiyoloji, Microbiology
  6. Anahtar Kelimeler: E. coli, Faj, Neonatal Buzağı İshali, Tek Sağlık, E.coli, Phage, Neonatal Calf Diarrhoea, One Health
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Selçuk Üniversitesi
  10. Enstitü: Sağlık Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Mikrobiyoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 174

Özet

Bakteriyofajlar (fajlar), dünya üzerindeki en yaygın organizmalardır ve keşfedilmiş her ekosistemde bulunabilirler. Son yıllarda dizileme ve biyoinformatik alanlarındaki ilerlemeler, faj çeşitliliği, taksonomisi, konak özgüllüğü, popülasyon yapısı ve genomik özellikler hakkında önemli bilgiler sağlamıştır. Neonatal buzağı ishali, özellikle Escherichia coli kaynaklı enfeksiyonlar nedeniyle dünya genelinde ve ülkemizde sığır yetiştiriciliğinde ciddi ekonomik kayıplara yol açmakta ve artan antimikrobiyal direnç sorunu ile birlikte tedavisinde yaşanan zorluklar, yeni ve alternatif tedavi yöntemlerine olan ihtiyacı artırmaktadır. Faj terapisine yönelik artan ilgi ve fajların genellikle dar konakçı aralığına sahip olması, klinik olarak önemli patojenlere karşı etkili fajların elde edilebilmesi için yeni fajların sürekli olarak izole edilmesini ve detaylı şekilde karakterize edilmesini gerekli kılmaktadır. Bu çalışmada, yeni nesil dizi analiz teknolojisi ve biyoinformatik yaklaşımlar kullanılarak, neonatal ishalli buzağılardan izole edilen enteropatojenik E. coli suşlarına karşı etkili litik bakteriyofajların çeşitli çevresel kaynaklardan izolasyonu, karakterizasyonu ve kolifaj koleksiyonunun oluşturulması hedeflendi. Çalışma kapsamında neonatal ishalli buzağılardan izole edilen 102 E. coli suşunun moleküler karakterizasyonu sonucunda, patotip dağılımında STEC (%29,4), ETEC (%10,8) ve EPEC (%2) suşları tespit edilmiştir. Ayrıca 10 hibrit suş (7 STEC/ETEC, 1 ETEC/EPEC, 2 STEC/ETEC/EPEC) belirlenmiştir. Çevresel örneklerden izole edilen 27 kolifajın litik aktivite analizlerinde, fajların %30'u ETEC-1, %26'sı ETEC-2, %15'i ETEC-3, %69'u STEC ve %8'i EPEC+ETEC patotiplerini enfekte edebildiği, bunların arasından 10 fajın çoklu patotip enfeksiyon kapasitesine sahip olduğu gösterilmiştir. Faj-konak etkileşimini ve popülasyon büyüme dinamiklerini belirlemek için oluşturulan in vitro modelde, seçilen 5 farklı E. coli suşuna özgü izole edilen fajlarla yapılan kültür çalışmalarında, bakteriyel büyüme dinamikleri optik yoğunluk (OD) ölçümleriyle takip edilmiştir. Faj-konak çoğalma kinetiklerinin değerlendirilmesinde OD değişimlerine duyarlı metrik bir sistem Centroid İndeks kullanılmıştır. Yüksek litik aktivite gösteren 12 faj seçilerek, üç farklı MOI (0,1, 1, 10) seviyesindeki terapötik etkinlikleri değerlendirilmiş ve pH 6.3-7.0 aralığının hem bakteriyel üreme hem de faj aktivitesi için optimal olduğu tespit edilmiştir. Ayrıca fajların 30ºC ve 60º arasında değişen termal stabiliteye sahip oldukları belirlenmiştir. Seçilen beş faja ait genom dizilerinin analizi, bu fajların 44 ve 51bp arasında değişen genom boyutları ve %54,55 ile %54,67 arasında değişen GC içeriği ile doğrusal dsDNA'ya sahip olduğunu ortaya koymuştur. Taksonomik olarak, beş fajın Caudoviricetes takımı içinde yer aldığı ve Dhillonvirus cinsine ait olduğu belirlenmiştir. Bu fajların genomları, varsayımsal ve bilinen işlevsel proteinleri kodlayan 58 ila 71 arasında ORF içermektedir. Ayrıca, genomlar DNA replikasyonu, transkripsiyon düzenlenmesi, nükleotid metabolizması, fajın yapısal oluşumu (kapsid ve kuyruk) ile lizis gibi temel moleküler süreçlerle ilişkili çekirdek genleri ve olası faj savunma sistemi anti-CRISPR proteini barındırmaktadır. Hiçbir genomda integraz, antimikrobiyal direnç, virülans veya toksin genleri gibi istenmeyen özelliklere rastlanmamıştır. Bu çalışma, incelenen E. coli fajlarının, bilinen diğer Escherichia fajlarıyla yüksek düzeyde genomik ve proteomik benzerlik taşıdığını tepit etmiştir. Deneysel süreçte elde edilen bulgular, faj-konak bakteri etkileşimlerinin popülasyon dinamikleri üzerinden değerlendirilmesiyle, seçilen fajların terapötik potansiyelini ortaya koymuştur. Bu doğrultuda, neonatal buzağı ishallerinin tedavisinde kullanılmak üzere etkinliği ve güvenliği optimize edilmiş faj tedavi protokollerinin geliştirilmesine yönelik aday fajlar belirlenmiştir. Farklı çevresel örneklerde kolifaj çeşitliliğine dair veriler sunularak, neonatal ishalli buzağılarda kullanılabilecek karakterize edilmiş bir kolifaj koleksiyonu oluşturulmasına katkı sağlamıştır

Özet (Çeviri)

Bacteriophages (phages) are the most widespread organisms on Earth and can be found in every ecosystem ever discovered. In recent years, advances in sequencing and bioinformatics have provided important insights into phage diversity, taxonomy, host specificity, population structure and genomic characteristics. Neonatal calf diarrhoea, especially due to Escherichia coli infections, causes serious economic losses in cattle breeding worldwide and in our country, and the increasing antimicrobial resistance problem and the difficulties experienced in its treatment increase the need for new and alternative treatment methods. The increasing interest in phage therapy and the generally narrow host range of phages make it necessary to continuously isolate and characterise new phages in order to obtain effective phages against clinically important pathogens. In this study, we aimed to isolate and characterise lytic bacteriophages effective against enteropathogenic E. coli strains isolated from calves with neonatal diarrhoea from various environmental sources and to establish a coliphage collection using next generation sequence analysis technology and bioinformatic approaches. As a result of molecular characterisation of 102 E. coli strains isolated from calves with neonatal diarrhoea, STEC (29.4%), ETEC (10.8%) and EPEC (2%) strains were identified in the pathotype distribution. In addition, 10 hybrid strains (7 STEC/ETEC, 1 ETEC/EPEC, 2 STEC/ETEC/EPEC) were identified. In the lytic activity analyses of 27 coliphages isolated from environmental samples, it was shown that 30% of the phages were able to infect ETEC-1, 26% ETEC-2, 15% ETEC-3, 69% STEC and 8% EPEC+ETEC pathotypes, among which 10 phages had multi-pathotype infection capacity. In the in vitro model established to determine phage-host interaction and population growth dynamics, bacterial growth dynamics were monitored by optical density (OD) measurements in culture studies with phages isolated from 5 different E. coli strains. Centroid Index, a metric system sensitive to OD changes, was used to evaluate phage-host proliferation kinetics. By selecting 12 phages with high lytic activity, their therapeutic efficacy at three different MOI levels (0.1, 1, 10) was evaluated and it was determined that pH 6.3-7.0 range was optimal for both bacterial growth and phage activity. In addition, phages were found to have thermal stability ranging between 30ºC and 60ºC. Analysis of the genome sequences of the five selected phages revealed that these phages have linear dsDNA with genome sizes ranging between 44 and 51bp and GC content ranging between 54.55% and 54.67%. Taxonomically, five phages were identified as belonging to the order Caudoviricetes and the genus Dhillonvirus. The genomes of these phages contain between 58 and 71 ORFs encoding putative and known functional proteins. In addition, the genomes contain core genes associated with basic molecular processes such as DNA replication, transcription regulation, nucleotide metabolism, phage structural formation (capsid and tail) and lysis, and a possible phage defence system anti-CRISPR protein. No undesirable features such as integrase, antimicrobial resistance, virulence or toxin genes were found in any genome. This study revealed that the E. coli phages analysed in this study have a high level of genomic and proteomic similarity with other known Escherichia phages. The findings obtained during the experimental process revealed the therapeutic potential of selected phages by evaluating phage-host bacterial interactions through population dynamics. Accordingly, candidate phages were identified for the development of phage therapy protocols with optimised efficacy and safety for the treatment of neonatal calf diarrhoea. By presenting data on coliphage diversity in different environmental samples, it contributed to the establishment of a characterised coliphage collection that can be used in calves with neonatal diarrhoea.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    814760

    Neonatal septisemili buzağı kökenli escherichia coli izolatlarında enterotoksijenik virülens genlerinin belirlenmesi

    Identification of enterotoxigenic virulence genes in calf originated escherichia coli isolates with neonatal septicemia

    SERHAN AKGÖZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    MikrobiyolojiOndokuz Mayıs Üniversitesi

    Mikrobiyoloji (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TİMUR GÜLHAN

  2. Tez No

    822962

    Buzağı ishal olgularından bovine rotavirus (BRV) ve bovine coronavirus (BCoV) tespiti ve karekterizasyonu

    Detection and characterization of bovine rotavirus (BRV) and bovine coronavirus (BCoV) from calf diarrhea cases

    ÖZER ATEŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2023

    Veteriner HekimliğiBursa Uludağ Üniversitesi

    Veterinerlik Viroloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. KADİR YEŞİLBAĞ

  3. Tez No

    852671

    Buzağılarda süte civanperçemi otu (Achillea aleppica DC) ilavesinin neonatal hastalıklardan korunma, büyüme performansı ve bazı kan parametreleri üzerine etkileri

    Effects of yarrow herb (Achillea aleppica DC) supplementation to milk in calves on protection from neonatal diseases, growth performance and some blood parameters

    ANAKIZ GÜNDÜZ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2024

    Veteriner HekimliğiSelçuk Üniversitesi

    Hayvan Besleme ve Beslenme Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ERDOĞAN ŞEKER

  4. Tez No

    707214

    Neonatal buzağı ishallerinde serum sitokin profili ile d vitamini arasındaki ilişkinin araştırılması

    Investigation of the relationship between serum cytokine profile and vitamin d in calves with neonatal diarrhea

    MEHMET ÇALIŞKAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Veteriner HekimliğiFırat Üniversitesi

    İç Hastalıkları Ana Bilim Dalı

    PROF. MURAT DABAK

  5. Tez No

    580486

    Neonatal buzağı ishallerinde karaciğer ve lipid profili üzerine araştırmalar

    Investigation on liver and lipid profile of neonatal calves with diarrhea

    SEFER TÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2019

    Veteriner HekimliğiSivas Cumhuriyet Üniversitesi

    İç Hastalıkları (Veterinerlik) Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. ONUR BAŞBUĞ

Geri Dön