Geri Dön

Understanding the mechanism of symbiosome-secreted proteins at nodulation in medicago truncatula

Medicago truncatula'da nodülasyonda simbiyozoma salgılanan proteinlerin mekanizmasının anlaşılması

PDF İndir

  1. Tez No: 975099
  2. Yazar: CEREN ÖZDEMİR
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ ONUR ÖZTAŞ
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Biyoloji, Genetik, Biology, Genetics
  6. Anahtar Kelimeler: Antimikrobiyal peptidler, Simbiyotik azot tespiti, Antimicrobial peptides, Symbiotic nitrogen fixation
  7. Yıl: 2025
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Koç Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Moleküler Biyoloji ve Genetik Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

Medicago truncatula, yaygın olarak varil yoncası olarak bilinen, Akdeniz bölgesine özgü yıllık bir baklagil türüdür ve baklagil araştırmaları için yaygın olarak model organizma olarak kullanılır. Bu tür, nodül adı verilen özel bir kök organında azot bağlayan Sinorhizobium meliloti ile simbiyotik etkileşimler kurar. Nodüllerin içinde, rizobiyalar konak hücreler tarafından endositozlanır ve simbiyozomlar içinde hapsolur. Bu bölmede bakteriler azot bağlayıcı formlarına farklılaşır ve konağa amonyak sağlar. Bu gelişimsel geçiş, bakterilerin hayatta kalmasını ve farklılaşmasını düzenleyen konak proteinlerinin simbiyozom içine salgılanmasını gerektirir. Bu projede, simbiyozom tarafından salgılanan konak proteinlerini tanımlamayı ve bunların M. truncatula'da azot bağlanmasına etkilerini değerlendirmeyi amaçladık. İlk aşamada, Nodule Cysteine Rich (NCR) peptidleri olarak adlandırılan geç nodulinler ve bunların bakteriyel genomla bağlandıklarında etkileri keşfedilmiştir. Bunun için simbiyozomlar Percoll yoğunluk gradient santrifüjleme ile saflaştırılmış ve ardından DNA bağlayıcı proteinler izole edilmiştir. Proteomik karakterizasyon, Kütle Spektrometresi için Orbitrap platformu kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Bu analizden, rizobiyal genomuna doğrudan bağlanan ve rizobiyal farklılaşmayı etkileyen üç nodül sistein bakımından zengin (NCR) peptid tespit edildi: NCRAL7, MtNCR418 ve MtNCRM81. Bunlar doğrudan simbiyozoma salgılanmakta veya Endoplazmik Retikulum'da bulunmaktadır. Bakteriyel DNA ile etkileşimleri muhtemelen transkripsiyonu değiştirir ve serbest farklılaşmaya katkıda bulunur. Ancak, bu peptitlerin hedef aldığı kesin DNA bölgeleri henüz belirlenmemiştir ve transkripsiyon baskılanması veya aktivasyonu üzerindeki doğrudan etkileri henüz tam olarak çözülmemiştir. Paralel bir dizi deneyde, erken nodulinlere odaklanılmıştır. Bunlar arasında, simbiyozom membranıyla birleşmesini sağlayan öngörülen glikosilfosfatidilinositol (GPI) ankrajı nedeniyle ENOD16 özellikle ilgi çekiciydi. Analiz için, fenotipleme ve kurtarma deneylerinde kullanılan proteinle ilgili Tnt1 insersiyon mutantları bu mutantlar üzerinde çalıştırılmıştır. Ekspresyon analizi, MtENOD16'nın özellikle nodüllere lokalize olduğunu ve gelişim bölgeleri arasında belirgin bir uzamsal dağılım gösterdiğini ortaya koymuştur. Fonksiyon kaybı deneyleri, ENOD16'nın bulunmadığı nodüllerin içinde hücre içi rizobiyaların kalıcı olamadığını ortaya koymuştur. Bu sonuçlar, MtENOD16'nın etkili nodül fonksiyonu ve azot fiksasyonu için gerekli olduğunu göstermektedir. Yine de, MtENOD16'nın simbiyozomlar içinde rizobiyaları stabilize ettiği kesin moleküler mekanizma hala belirsizdir. Sonuçlarımız, konak-simbiyont etkileşiminin iki kritik yönünü vurgulamaktadır: (i) NCRAL7, NCR418 ve NCRM81 gibi DNA bağlayıcı NCR peptitleri, rizobiyal transkriptomu doğrudan yeniden programlayabilir ve (ii) ENOD16, nodül gelişimi sırasında hücre içi rizobiyal hayatta kalması için gereklidir. Bu sonuçlar simbiyozomlar içindeki moleküler diyalog hakkında yeni bilgiler sağlasa da, kesin düzenleyici yolakları tanımlamak için ek mekanizma çalışılması gerekecektir. Çalışmamız, simbiyotik azot vi fiksasyonunu daha iyi anlamak ve potansiyel olarak optimize etmek için konakçı faktörleri tanımlamanın ve karakterize etmenin önemini vurgulamaktadır.

Özet (Çeviri)

Medicago truncatula, commonly known as barrel medic, is an annual legume indigenous to the Mediterranean region and widely used as a model organism for legume research. It establishes symbiotic interactions with nitrogen-fixing Sinorhizobium meliloti in a specialized root organ called the nodule. Within nodules, rhizobia are endocytosed by host cells and enclosed in symbiosomes. Inside this compartment, the bacteria differentiate into their nitrogen-fixing form and provide ammonia to the host. This developmental transition requires host proteins secreted into the symbiosome, which regulate bacterial survival and differentiation. In this project, we aimed to identify symbiosome-secreted host proteins and assess their effects on nitrogen fixation in M. truncatula. At first part late nodulins called Nodule Cysteine Rich (NCR) peptides and their effects has been discovered when it binds to bacterial genome. For this symbiosomes were purified by Percoll density gradient centrifugation, and DNA-binding proteins were subsequently isolated. Proteomic characterization was carried out using an Orbitrap platform for Mass Spectrometry. From this analysis, we detected three nodule cysteine-rich (NCR) peptides—NCRAL7, MtNCR418, and MtNCRM81—that bound directly to the rhizobial genome and effects rhizobial differentiation. They are directly secreted to symbiosome or located at ER. Their interaction with bacterial DNA likely alters transcription and contributes to the differentiation of free-living rhizobia into nitrogen-fixing bacteroids. However, the precise DNA regions targeted by these peptides remain to be determined, and their direct effects on transcriptional repression or activation are not yet fully resolved. In a parallel set of experiments, it has been focused on early nodulins. Among these, ENOD16 was of particular interest due to its predicted glycosylphosphatidylinositol (GPI) anchor, which enables its association with the symbiosome membrane. For analysis Tnt1 insertion mutants related to the protein used for phenotyping and rescue experiments has been run on these mutants. Expression analysis showed that MtENOD16 is localized specifically to nodules, with distinct spatial distribution across developmental zones. Loss-of-function experiments revealed that intracellular rhizobia fail to persist inside nodules lacking ENOD16. These results indicate that MtENOD16 is required for effective nodule function and nitrogen fixation. Still, the precise molecular mechanism by which MtENOD16 stabilizes rhizobia within symbiosomes remains unclear. Taken together, our findings highlight two critical aspects of host–symbiont crosstalk: (i) DNA-binding NCR peptides such as NCRAL7, NCR418, and NCRM81 may directly reprogram the rhizobial transcriptome, and (ii) ENOD16 is necessary for intracellular rhizobial survival during nodule development. While these results provide new insight into the molecular dialogue within symbiosomes, additional mechanistic studies will be required to define the precise regulatory pathways. Our work underscores the importance of identifying and characterizing host factors to better understand—and potentially optimize—symbiotic nitrogen fixation.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    778524

    Understanding the substructure of psychological violence: Examining the relationship between exposure to psychological violence by partner and defense mechanism and object relations

    Psikolojik şiddetin alt yapısını anlamak: partner tarafından psikolojik şiddete maruz kalma ile savunma mekanizmaları ve nesne ilişkileri arasındaki ilişkinin incelenmesi

    EZGİ DÜZCE

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2022

    PsikolojiBahçeşehir Üniversitesi

    Klinik Psikoloji Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR ARSLANTÜRK

  2. Tez No

    485711

    Başkanlık sistemlerinde ve parlamenter sistemlerde dış politika anlayışı ve işleyişi: ABD ve Türkiye(1982 Anayasası) örneği

    Foreign policy understanding and functioning in presidency systems and parliamentary systems: the case of USA and Turkey (1982 Constitution)

    SERDAL İLBAŞ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2017

    Siyasal BilimlerDumlupınar Üniversitesi

    Uluslararası İlişkiler Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. DR. BARIŞ ADIBELLİ

  3. Tez No

    880714

    Developing algorithms to understand the role of microbiome and other omics in cancer disease mechanism and therapy

    Kanser hastalığı mekanizmasının ve terapisinin anlaşılması adına mikrobiyom ve diğer omik verilerin entegrasyonunu sağlayan algoritmalar geliştirilmesi

    TAYYİP KARAMAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Bilim ve TeknolojiAcıbadem Mehmet Ali Aydınlar Üniversitesi

    Medikal Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. OSMAN UĞUR SEZERMAN

  4. Tez No

    390666

    Understanding the response of bacteria to plant origin antimicrobial alkaloid (-)-roemerine using biosystem engineering tools

    Bitki kökenli antimikrobiyal (-)-roemerin alkaloidine karşi bakteriyel cevabin biyosistem mühendisliği araçlari kullanilarak anlaşilmasi

    NİLAY BÜDEYRİ GÖKGÖZ

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    BiyomühendislikMarmara Üniversitesi

    Biyomühendislik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BERNA SARIYAR AKBULUT

  5. Tez No

    312122

    Understanding the membrane penetration of antimicrobial peptides

    Antimikrobiyal peptitlerin hücre zarina giriş mekanizmasinin incelenmesi

    BEGÜM ALAYBEYOĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2012

    BiyomühendislikBoğaziçi Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BERNA SARIYAR AKBULUT

    YRD. DOÇ. DR. ELİF ÖZKIRIMLI ÖLMEZ

Geri Dön