Evaluation of the production of jet fuel alternatives in microbial cell factories
Jet yakıtı alternatiflerının mikrobiyal hücre fabrikalarında üretiminin değerlendirilmesi
- Tez No: 992224
- Danışmanlar: PROF. DR. BERNA SARIYAR AKBULUT, DR. ÖĞR. ÜYESİ FATMA GİZEM AVCI
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoteknoloji, Mikrobiyoloji, Biotechnology, Microbiology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Marmara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
α-Bisabolen ve α-farnesen gibi seskiterpenoid hidrokarbonlar, yüksek enerji yoğunlukları ve mevcut petrol altyapısıyla uyumlu özellikleri nedeniyle yenilenebilir yakıt adayları olarak büyük ilgi görmektedirler. Bu tez çalışmasının amacı, seskiterpenoid üretimi için mikrobiyal platformlar geliştirmek ve konak uygunluğunu, yolak performansını ve üretimi etkileyen biyoproses parametrelerini değerlendirmektir. Bu çalışmada üretici konak olarak etkin bir endüstriyel bakteri Corynebacterium glutamicum seçilmiştir. C. glutamicum UBI000 suşu kullanılarak, kodon-optimize edilmiş Abies grandis α-bisabolen sentazının heterolog ifadesiyle α-bisabolen üretimi başarıyla gerçekleştirilmiştir. C. glutamicum UBI000 suşu terpenoid üretiminde kilit enzimlerden bir tanesi olan farnesil difosfatı aşrı ifade etmektedir. Farklı ekspresyon vektörlerinin üretime etkisi karşılaştırıldığında, pSJEx3 plazmidinin pEKEx2 plazmidine kıyasla yaklaşık iki kat daha yüksek üretim sağladığı görülmüştür. Üretimlerin girintili erlenlerde yapılması ile verim daha da artmıştır. Üretilen α-bisabolenin yakalanması için farklı organik fazların taranması sonucunda, in situ ürün geri kazanımı için en etkili çözücünün izopropil miristat olduğu belirlenmiştir. Yolak mühendisliğinde dxs ve idi genlerinin birlikte yüksek ekspresyonu üretimi 296,5 mg/L seviyesine yükseltirken, yalnızca ispA ekspresyonu üretimi düşürmüş ve öncül dengelenmesinin kritik önemini ortaya koymuştur. Alternatif karbon kaynakları değerlendirildiğinde ise ksiloz ve arabinozun üretimi orta düzeyde desteklediği, gliserol ile ise çok düşük titreler elde edildiği görülmüştür. Genel olarak bu çalışma, C. glutamicum'un seskiterpenoid kökenli biyoyakıt üretimi için güçlü bir mikrobiyal platform olduğunu göstermekte ve lignoselülozik yan ürünlerin kullanımı, yolak optimizasyonu ve biyoreaktör ölçeğine geçiş için sağlam bir temel sunmaktadır.
Özet (Çeviri)
Sesquiterpenoid hydrocarbons such as α-bisabolene and α-farnesene are promising renewable fuel candidates due to their favorable combustion properties and compatibility with existing petroleum infrastructure. This thesis aimed to develop microbial platforms for sesquiterpenoid production and to assess host suitability, pathway performance, and process parameters impacting biosynthesis. In this work, Corynebacterium glutamicum, a robust industrial bacterium, was selected as the production host. Using the C. glutamicum UBI000 strain, α-bisabolene production was successfully achieved through heterologous expression of the codon-optimized α-bisabolene synthase from Abies grandis. The C. glutamicum UBI000 strain overexpresses farnesyl diphosphate, one of the key enzymes/precursors involved in terpenoid biosynthesis. The comparison of different expression vectors on production has shown that the pSJEx3 plasmid yielded approximately two-fold higher production than the pEKEx2 plasmid. Performing the cultivations in baffled Erlenmeyer flasks further increased the production yield. Screening of different organic phases to capture the produced α-bisabolene revealed that isopropyl myristate was the most effective solvent for in situ product recovery. Pathway engineering demonstrated that co-overexpression of dxs and idi genes substantially increased α-bisabolene levels, reaching 296.5 mg/L, whereas ispA overexpression alone reduced production, highlighting the need for balanced precursor supply. Evaluation of alternative carbon sources showed that xylose and arabinose supported moderate production, whereas glycerol yielded reduced titers. Overall, this work established C. glutamicum as a promising chassis for sesquiterpenoid biofuel synthesis and provided a foundation for future development toward lignocellulosic feedstock utilization, further pathway optimization, and bioreactor-scale production.
Benzer Tezler
- Development of iron cobalt bimetallic fischer-tropsch catalysts for production of light olefins
Hafif olefinlerin üretimi için demir kobalt bimetalik fıscher-tropsch katalizörlerinin geliştirilmesi
DENİZ UYKUN MANGALOĞLU
Doktora
İngilizce
2025
Kimya Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSNÜ ATAKÜL
- Sürdürülebilir havacılık sektörü için atık lastiklerden yenilenebilir ve sürdürülebilir havacılık yakıtı üretiminin değerlendirilmesi
Evaluation of renewable and sustainable aviation fuel production from scrap tyres for sustainable aviation sector
ALİ GÜNERHAN
Doktora
Türkçe
2025
Havacılık ve Uzay MühendisliğiEskişehir Teknik ÜniversitesiSivil Havacılık Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖNDER ALTUNTAŞ
PROF. DR. HAKAN ÇALIŞKAN
- An ALE approach for free surface simulations
Serbest yüzey simülasyonları için ALE yaklaşımı
ÇAĞATAY GÜVENTÜRK
Yüksek Lisans
İngilizce
2016
Havacılık ve Uzay Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiUçak ve Uzay Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ŞAHİN
- An alternative fuel assessment model for ships and experiments on the effect of methanol on diesel engines
Gemiler için bir alternatif yakıt değerlendirme modeli ve metanolün dizel motorlarda etkileri üzerine deneysel çalışma
BURAK ZİNCİR
Doktora
İngilizce
2019
Denizcilikİstanbul Teknik ÜniversitesiDeniz Ulaştırma İşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CENGİZ DENİZ
- Sürekli üfleme aktif kontrol yöntemi ile OA209 kanat profilinin dinamik stall karakterinin incelenmesi ve iyileştirilmesi
Investigation and improvement of the dynamic stall characteristics of the OA209 airfoil using a continuous blowing active control method
FURKAN KEMAL KART
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SERTAÇ ÇADIRCI