Lactobacillus türlerine ait genomların fonksiyonel, filogenomik ve pangenomik karakterizasyonu
Functional, phylogenomic and pangenomic characterization of lactobacillus genomes
- Tez No: 972367
- Danışmanlar: DOÇ. DR. AYTAÇ KOCABAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Mikrobiyoloji, Biyomühendislik, Biology, Microbiology, Bioengineering
- Anahtar Kelimeler: Filogenetik, Karşılaştırmalı genomik, Lactobacillus, Phylogenetic, Comparative genomics, Lactobacillus
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Karamanoğlu Mehmetbey Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Biyomühendislik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Lactobacillus cinsi, fermente gıdaların üretiminde ve probiyotik özellikleriyle sağlık sektöründe önemli bir rol oynayan bakteri grubudur. Bu çalışma ile, Lactobacillus türlerinin genom düzeyinde fonksiyonel ve filogenetik analizleri yapılarak genetik çeşitlilikleri ve metabolik yetenekleri incelenmiş; taksonomik sınıflandırmanın iyileştirilmesi ve biyoteknolojik potansiyellerinin değerlendirilmesi amaçlanmıştır. Çalışmada, NCBI RefSeq veritabanından 236 Lactobacillus genomu indirilmiş ve BUSCO (v5.8.2) ile kalite kontrolü yapılmıştır. Genom anotasyonu için Prokka (v1.14.6) kullanılmış, anotasyonlar NCBI ile karşılaştırılmıştır. Filogenetik analizler, 16S ve 23S rRNA gen dizileri (MAFFT ve RAxML-NG ile) ve ANI hesaplamalarıyla gerçekleştirilmiştir. Fonksiyonel analizler, karbonhidrat metabolizması (DbCAN2), profaj (DBSCAN-SWA), antibiyotik direnç genleri (ResFinder/CARD), CRISPR sistemleri ve pangenom (Roary) analizlerini içermiştir. Analizler sonucunda, Lactobacillus türlerinin genetik heterojenitesi doğrulanmış ve ekolojik nişlere göre gruplandığı gözlenmiştir. Filogenetik analizler, hibrit filogenetik yaklaşımların daha yüksek çözünürlük sağlayabileceğini göstermiştir. Karbonhidrat metabolizma analizi, türlerin ekolojik adaptasyonlarını yansıtan çeşitliliği ortaya koymuştur. Profaj analizi, L. crispatus ve L. kefiranofaciens'te yüksek profaj yükünün (24-25) faj kaynaklı yatay gen transferine katkı sağladığını göstermiştir. ADG analizi, 236 genomda toplam 3.639 ADG (ortalama 885/tür) tespit etmiş; L. kefiranofaciens ve L. crispatus'ta yüksek direnç yükü, probiyotik uygulamalarda dikkat gerektirdiğini ortaya koymuştur. CRISPR sistemleri, türlerin %76-78'inde tanımlanmış ve bağışıklık mekanizmalarındaki çeşitliliği göstermiştir. Pangenom analizi, açık pangenom yapısını (1230-2292 gen) ve genetik potansiyelin devam eden keşfini doğrulamıştır. Sonuç olarak, bu çalışma, Lactobacillus türlerinin genomik ve filogenetik özelliklerini detaylı bir şekilde inceleyerek taksonomik sınıflandırmaya katkı sağlamış, probiyotik ve biyoteknolojik uygulamalar için önemli bir altyapı sunmuştur. Bulgular, türlerin ekolojik ve endüstriyel önemini anlamada temel oluştururken, gelecekteki araştırmalar için daha geniş veri setleri ve yapay zekâ tabanlı analizler önerilmiştir.
Özet (Çeviri)
The genus Lactobacillus is vital for fermented food production and health due to its probiotic properties. This study explored the genetic diversity and metabolic capabilities of Lactobacillus species through genomic, functional, and phylogenetic analyses to enhance taxonomic classification and assess biotechnological potential. A total of 236 Lactobacillus genomes from the NCBI RefSeq database underwent quality control with BUSCO (v5.8.2). Genomes were annotated using Prokka (v1.14.6) and compared with NCBI annotations. Phylogenetic analyses utilized 16S and 23S rRNA gene sequences (aligned with MAFFT, analyzed with RAxML-NG) and ANI calculations. Functional analyses covered carbohydrate metabolism (DbCAN2), prophages (DBSCAN-SWA), antibiotic resistance genes (ARGs; ResFinder/CARD), CRISPR systems (Prokka/NCBI), and pangenome (Roary). Results confirmed genetic heterogeneity among Lactobacillus species, with groupings linked to ecological niches. Hybrid phylogenetic methods offered higher resolution. Carbohydrate metabolism diversity reflected ecological adaptations. Prophage analysis revealed a high prophage load (average 24-25) in L. crispatus and L. kefiranofaciens, indicating phage-mediated gene transfer. ARG analysis identified 3,639 ARGs across 236 genomes (average 885/species), with elevated resistance in L. kefiranofaciens and L. crispatus, urging caution in probiotic use. CRISPR systems were present in 76-78% of species, showing diverse immune mechanisms. Pangenome analysis indicated an open structure (1,230-2,292 genes), highlighting ongoing genetic discovery. This study detailed the genomic and phylogenetic traits of Lactobacillus species, aiding taxonomic classification and supporting probiotic and biotechnological applications. It underscores their ecological and industrial importance, recommending larger datasets and AI-based analyses for future research.
Benzer Tezler
- Vajinal sıvının saptanmasında kullanılan lactobacillus türlerinin varlığını etkileyen faktörlerin araştırılması
Investigation of factors affecting the presence of lactobacillus SPP. used in identification of vaginal secretion
EREN AKGÜNDÜZ
- Development of fermented Spirulina products by different strains of Lactobacillus and Bacillus group of microorganisms
Mikroorganizmaların farklı Lactobacillus ve Bacillus suşları ile fermente Spirulina ürünlerinin geliştirilmesi
HABİBE KURT
- Bazı Enterococcus cinsi bakterilerin antimikrobiyal aktivite, bakteriosin ve poli-beta-hidroksibütirat (PHB) üretimleri, plazmid DNA ve protein profillerinin incelenmesi
The Study of antimicrobial activity, bacteriocin, poly-beta-hydroxybutyrate (PHB) production, plasmid DNA and protein profiles of some Enterococcus bacteria
RASTA HAJİKHANİ
- Çiğ süt örneklerinden izole edilen pseudomonas bakterilerinin antagonistik aktivitelerii
The antagonistic activities of pseudomonas bacteria isolated from the raw milk samples
HATİCE BEKÇİ
Yüksek Lisans
Türkçe
2009
BiyolojiNiğde ÜniversitesiBiyoloji Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. GÖKÇEN YUVALI ÇELİK
- Laktik asit bakterilerinin nitrik oksit (NO) üretiminin ve bunun biyojen amin oluşumuna etkilerinin belirlenmesi
The determination of NO production by lactic acid bacteria and its effects on forming biogenic amine
ARZU KART
Doktora
Türkçe
2010
Gıda MühendisliğiSüleyman Demirel ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. AYNUR GÜL KARAHAN
