Karakum çölü (Türkmenistan) kültürlenebilir aktinobakteri biyoçeşitliliğinin genoma dayalı polifazik taksonomisi
Genome-based polyphasic taxonomy of Cultivable actinobacteria biodiversity in the Karakum desert (Turkmenistan)
Yazar: HAYRETTİN SAYGIN
Danışman: PROF. DR. NEVZAT ŞAHİN
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Mikrobiyal doğal metabolitler arasında aktinobakterilerin ürettiği biyoaktif sekonder metabolitler önemli bir yer tutmaktadır. İlaç öncülü olabilecek yeni moleküllerin keşfi amacıyla henüz çalışılmamış, ekstrem habitatların aktinobakteri çeşitliliğinin belirlenmesi ve yeni türlerin biyoaktif metabolit üretim potansiyellerinin genomik düzeyde ortaya çıkarılması, mikrobiyal doğal ürün araştırmalarının temelini oluşturmaktadır. Bu çalışmada, Karakum Çölü (Türkmenistan) toprak örneklerinden Actinobacteria üyelerinin izole edilerek moleküler yöntemlerle tanımlanması ve yeni türlerin polifazik yaklaşımla karakterize edilmesi amaçlanmıştır. Karakum Çölü'nün altı farklı lokalitesinden alınan toprak örneklerinden Actinobacteria üyelerinin seçici olarak izolasyonu için 16 farklı besiyeri kullanılmıştır. 459 izolat saflaştırılarak stoklanmış ve renk gruplandırması sonucu seçilen 270 izolat, 16S rRNA gen dizi analizleri gerçekleştirilerek, cins düzeyinde tanımlanmıştır. Actinobacteria üyesi olduğu belirlenen 259 izolatın 17 farklı cinse dağılım gösterdiği tespit edilmiştir. 65 izolatın yeni tür olma potansiyelinin yüksek olduğu değerlendirilmiş ve bu izolatların kemotaksonomik, fenotipik ve genotipik karakterizasyonları tamamlanmıştır. Ayrıca, yeni tür olma potansiyeli taşıyan 31 izolat ve altı tip türünün tüm genom analizleri gerçekleştirilmiştir. 7K107 kodlu izolat, polifazik karakterizasyonu tamamlanarak Desertactinospora gelatinilytica ismiyle Actinobacteria şubesinin yeni bir cinsi ve bu cinsin ilk türü olarak, 16K104 izolatı ise Kribbella turkmenica ismi ile yeni bir tür olarak literatüre kazandırılmıştır. Bununla birlikte, polifazik karakterizasyonu tamamlanan çok sayıda izolatın tür makaleleri, yazım aşamasında ya da hakem incelemesindedir. Bu çalışma sonucu elde edilen yeni aktinobakteri izolatlarının tüm genom analizleri, bu izolatların biyosentetik gen kümeleri bakımından oldukça zengin olduklarını göstermiş olup, ilgili izolatlar ilaç öncülü olabilecek yeni biyoaktif metabolitlerin keşfi amacıyla planladığımız çalışmalar için temel oluşturmuştur.

Abstract:
Bioactive secondary metabolites produced by Actinobacteria take an important place among microbial natural metabolites. Determination of actinobacterial diversity of unexplored extreme habitats to discover novel molecules that can be exploited as drug precursors and unveiling the potential of novel species for bioactive metabolite production in genomic level form the basis of research for microbial natural products. In this study, molecular characterization of Actinobacteria isolated from soil samples from the Karakum Desert (Turkmenistan) and characterization of novel species using a polyphasic approach were aimed. In order to isolate members of Actinobacteria from soil samples of six different localities in the Karakum Desert, 16 selective media were used. A total of 459 isolates were purified and stocked. After the colour-grouping, 270 isolates were selected to be identified at genus level by the 16S rRNA gene sequence analysis. Of the isolates identified, 259 were the members of Actinobacteria, which distributed across 17 genera. The 65 isolates were considered as having high potential for novelty and chemotaxonomic, phenotypic and genotypic characterizations of these isolates were carried out. Moreover, the whole genome sequencing was conducted for 31 isolates considered as novel species and also for six type species. Strain 7K107 was characterized using a polyphasic approach and published as Desertactinospora gelatinilytica sp. nov., the first species of a novel genus within the phylum Actinobacteria, and also strain 16K104 was recently published as Kribbella turkmenica sp. nov. In addition, publication procedures of the other strains, of which polyphasic characterization has been completed, are in process. Whole genome analyses of the novel actinobacteria obtained from this study have shown that these strains are very rich in biosynthetic gene clusters, and thus, these strains have provided a basis for our prospective research into novel bioactive metabolites for drug precursors.