Farklı azot kaynakları kullanılarak çoğaltılan cereibacter sphaeroides O.U.001'in RNA-seq bazlı transkriptom profili
Rna-seq based transcriptome profiling of cereibacter sphaeroides O.U.001 grown using different nitrogen sources
- Tez No: 940005
- Danışmanlar: PROF. DR. GÖKHAN KARS
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Genetik, Mikrobiyoloji, Genetics, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Necmettin Erbakan Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 123
Özet
Fotosentetik bakteri grubunda yer alan ve mor kükürt içermeyen (PNS) gram negatif bir bakteri olan Cereibacter sphaeroides O.U.001 (Rhodobacter sphaeroides O.U.001) çeşitli fizyolojik şartlarda yaşamını devam ettirebilir. Genellikle göllerde ve sulak alanlarda bulunan bu bakteri hidrojen (H2), B12 vitamini, koenzim Q10, poli-β-hidroksibutirat (PHB) üretimi ve azot (N2) fiksasyonu gibi çok yönlü metabolizmaya sahiptir. Atmosferin çoğunu oluşturan N2 gazı birçok organizma tarafından doğrudan kullanılamaz. Diazotroflarda bulunan nitrojenaz enzimi ATP kullanarak N2'nin erişebilir olan amonyağa (NH3) indirgemesini katalizler. Canlılarda molibden (Mo), vanadyum (V) ve sadece demir (Fe) içeren nitrojenaz olmak üzere üç çeşit nitrojenaz enzimi mevcuttur. Bu çalışmanın amacı, C. sphaeroides'in diazotrofik koşullar altındaki transkriptomik profilini analiz ederek, gen ekspresyon düzeylerindeki farklılıkların karşılaştırmalı olarak belirlenmesidir. Bu kapsamda üç farklı azot kaynağı (glutamat, N2 ve NH4) içeren besiyerlerinde çoğaltılan C. sphaeroides'ten RNA izolasyonu yapılarak RNA-seq tabanlı karşılaştırmalı transkriptom analizleri yapıldı. Transkriptomik analiz sırasında her bir transkript üzerindeki okuma sayıları ve ardından ilgili transkriptin uzunluğuna göre normalize edilerek“Reads Per Kilobase”(RPK) değerleri elde edildi. Bu değerler ardından toplam okuma sayısına göre tekrar normalize edilerek“Transcripts Per Million”(TPM) değerleri çıkarıldı. Çalışma kapsamında istatiksel olarak anlamlı sonuçlar elde etmek için 3 farklı grup içinde 9 farklı numunenin RNA dizilemesi gerçekleştirildi. Numuneler arasında gen ekspresyon analizine yönelik profil benzerliklerin anlaşılması için temel bileşen analizi (Principal Component Analysis, PCA) ve örnekler arasında en fazla varyasyon gösteren genlerin ekspresyon profillerini göstermek için ısı grafiği (heatmap) oluşturuldu. Normalize edilmiş okuma sayıları üzerinden, deney grupları arasındaki istatistiksel olarak anlamlı ekspresyon değişikliklerini tespit etmek için üç ayrı test grubu için diferansiyel ekspresyon analizi yapılmıştır. Her bir test grubu için tüm genlerin logFC ve“False Discovery Rate”(FDR) değerlerine göre dağılımları volkan gösterimi ile görselleştirildi. Son analiz olarak en düşük FDR değerine sahip genlerden normalize edilmiş okuma değerlerine göre kutu dağılım grafikleri gösterildi. Ayrıca transkriptomik analizi desteklemesi adına bu üç farklı koşulda çoğaltılan C. sphaeroides'teki nifH gen ekspresyon seviyesi qPCR ile tespit edildi. qPCR sonuçlarına göre nifH geninin ekspresyonu glutamat koşuluna kıyasla N2 koşulunda 1.5 kat bir artış, glutamat koşuluna kıyasla NH4 koşulunda 0.01 kat artış ve NH4 koşuluna kıyasla N2 koşulunda 150 kat bir artış elde edildi. Transkriptomik ve qPCR sonuçlarına göre özellikle azot fiksasyonundan sorumlu genlerin N2 fiksasyon koşulunda aşırı ifadesi meydana gelirken NH4 koşulunda ise bu genlerde baskılanma meydana geldiği tespit edildi.
Özet (Çeviri)
Cereibacter sphaeroides O.U.001 (Rhodobacter sphaeroides O.U.001), a gram-negative and purple non-sulfur bacteria bacterium classified among photosynthetic bacteria is capable of surviving under various physiological conditions. Commonly found in lakes and wetlands, this bacterium possesses a versatile metabolism, enabling the production of hydrogen (H₂), vitamin B₁₂, coenzyme Q10, poly-β-hydroxybutyrate (PHB), and the fixation of nitrogen (N₂). Although N₂ gas constitutes the majority of the atmosphere, it cannot be directly utilized by most organisms. In diazotrophs, the enzyme nitrogenase catalyzes the ATP-dependent reduction of N₂ to its bioavailable form, ammonia (NH₃). There are three types of nitrogenase enzymes in living organisms, classified based on their metal cofactors: molybdenum (Mo), vanadium (V), or iron (Fe). The aim of this study is to analyze the transcriptomic profile of C. sphaeroides under diazotrophic conditions and to comparatively assess differential gene expression levels. To this end, C. sphaeroides was cultured in media containing three different nitrogen sources (glutamate, N₂, and NH₄⁺), and total RNA was extracted for RNA-seq-based comparative transcriptomic analysis. During the transcriptomic analysis, the read counts mapped to each transcript were normalized based on transcript length to obtain Reads Per Kilobase (RPK) values. These values were further normalized to the total read count, yielding Transcripts Per Million (TPM) values. To ensure statistically significant results, RNA sequencing was performed on 9 different samples across 3 experimental groups. Principal Component Analysis (PCA) was used to assess the expression profile similarities among samples, and a heatmap was generated to visualize the expression profiles of the most variably expressed genes. Differential expression analysis was conducted for each of the three comparison groups using normalized read counts to identify statistically significant changes in gene expression. For each comparison, volcano plots were generated based on the log fold change (logFC) and False Discovery Rate (FDR) values of all genes. Additionally, boxplot distributions were generated for selected genes with the lowest FDR values based on their normalized read counts. To support the transcriptomic data, the expression level of the nifH gene was also quantified using qPCR in C. sphaeroides cultured under the three different nitrogen conditions. According to qPCR results, nifH expression increased 1.5-fold under N₂ conditions compared to glutamate, 0.01-fold under NH₄⁺ compared to glutamate, and 150-fold under N₂ compared to NH₄⁺ conditions. Both transcriptomic and qPCR analyses revealed that genes responsible for nitrogen fixation were highly upregulated under N₂ conditions, while being repressed under NH₄⁺ conditions.
Benzer Tezler
- Biomass production from Schizochytrium sp. and analysis of the biomass content
Schizochytrium sp. mikroalginden biyokütle üretimi ve üretilen biyokütlenin içeriğinin tayini
AHMET ARAL
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Biyoteknolojiİstanbul Teknik ÜniversitesiMoleküler Biyoloji-Genetik ve Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. NEVİN GÜL-KARAGÜLER
- 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
- Süt ve süt ürünlerinden Yarrowia lipolytica izolasyonu, identifikasyonu ve ürettikleri alkalin proteaz ve ribonükleaz enzimlerinin aktivitelerinin araştırılması
Isolation and identification of Yarrowia lipolytica from milk and dairy products, study of alkaline protease and ribonuclease enzymes activities of this species
ONUR AKPINAR
- Kuzu beslemede enerji kaynağı olarak tapiokanın farklı azot kaynakları ile birlikte kullanılma imkanları
The Possibilities of usig tapioca as a source of energy with different nitrogen sources on lamb feeding
FATMA İNAL
Doktora
Türkçe
1991
Veteriner HekimliğiSelçuk ÜniversitesiHayvan Besleme ve Beslenme Hastalıkları Ana Bilim Dalı
PROF.DR. ŞAKİR D. TUNCER
- Farklı kültür ortamlarında aromatik bileşiklerin bakteriyel lakkaz üretimi üzerine olan etkisinin gen ve protein seviyelerinde araştırılması
Investigation of the effect of and aromatic compounds on bacterial laccase production in different culture media at the gene and protein levels
SELİNAY MERVE KILIÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
BiyoteknolojiAtatürk ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MELDA ŞİŞECİOĞLU