Resveratrolden piceatannolün bakteriyal üretimi ve üretim sürecinin iyileştirilmesi
Bacterial production of piceatannol from resveratrol and improvement of the production process
Yazar: TAHA YASİN KOÇ
Danışman: PROF. DR. MEDİNE GÜLLÜCE
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Amaç: Resveratrol öncüsünden çeşitli alanlarda kullanılan ve stabilitesi daha yüksek olan piceatannolün mikrobiyal biyotransformasyonla elde edilmesi, üretim sürecinin optimizasyonu ve kültür koleksiyonunun oluşturulmasıdır. 
Yöntem: Erzurum ve çevresinden 25 farklı lokasyondan toplam 150 toprak örneğinden 200 aday bakteri izolatı seçici besiyeri (KG) ile elde edilmiştir. Bu bakterilerle yapılan hidroksilasyon deneyi sonunda HPLC ile 55 adet bakteri izolatının resveratrolden piceatannol üretebildiği belirlenmiştir. Üretim sürecinin iyileştirilmesine yönelik yapılan denemelerde karbon kaynaklarının, kültivasyon süresinin, deterjanların rolünün ve reaksiyon süresinin etkileri araştırılmış ve en ideal şartlar belirlenmiştir. Optimizasyon çalışmaları sonucunda yüksek verim gösteren 6 izolatın konvensiyonel ve moleküler tanılaması yapılmış, NCBI veri tabanına kaydı tamamlanarak kültür koleksiyonu oluşturulmuştur.
Bulgular: Yapılan optimizasyon çalışmalarıyla TK-11 (0,551 mg/mL), TK-36 (0,497 mg/mL), TK-40 (0,891 mg/mL), TK-45 (0,923 mg/mL), TK-60 (0,362 mg/mL) ve TK-65 (0,690 mg/mL) izolatlarının farklı karbon kaynakları, deterjan çeşidi ve konsantrasyonu, kültivasyon süresi ve reaksiyon süresinde yüksek verime ulaştıkları gözlemlenmiştir. 
Sonuç: Bakteriler aracılığıyla resveratrolden regioselektif hidroksilasyon yoluyla yüksek verimle piceatannol üretimi geliştirilmiş ve üretim sürecinin optimizasyonu sağlanmıştır. Bu sayede birçok alanda ve özellikle ilaç ham maddesi olarak kullanılan piceatannolün üretimi için geliştirilen bu yöntem ile elde edilen izolatlar için gerçekleştirilecek patent başvurusu ile yerli bir üretim kaynağı sağlanmış olabileceği düşünülmektedir. Bununla birlikte dışa bağımlılığın azaltılması yönünde ülkemize sosyal ve ekonomik bir kazanç sağlayacak çalışmamız ile elde edilen izolatların kültür koleksiyonu yapılarak rekombinant piceatannol üretimi için doğal gen kaynakları oluşturulmuştur. Günümüze kadar resveratrol ile çok sayıda çalışma yapılmıştır, ancak bakteriler kullanılarak resveratrolden regioselektif hidroksilasyon yoluyla piceatannol üretimiyle ilgili sınırlı sayıda rapor bulunmaktadır. Bu bağlamda tamamlamış olduğumuz bu çalışma hem dünya literatürüne katkısı açısından hem de Türk bilim dünyasında ilk kez yapılıyor olması sebebiyle önem arz etmektedir.

Abstract:
Purpose: Obtaining piceatannol, which is a precursor of resveratrol and used in various fields and has higher stability, by microbial biotransformation, optimization of the production process and establishment of a culture collection.
Method: 200 candidate bacterial isolates were obtained from a total of 150 soil samples from 25 different locations in Erzurum and its surroundings using selective medium (KG). At the end of the hydroxylation experiment performed with these bacteria, it was determined by HPLC that 55 bacterial isolates could produce piceatannol from resveratrol. In the experiments carried out to improve the production process, the effects of carbon sources, cultivation time, role of detergents and reaction time were investigated and the most ideal conditions were determined. As a result of optimization studies, conventional and molecular identification of 6 high-yielding isolates was carried out, their registration in the NCBI database was completed and a culture collection was created.
Findings: With the optimization studies, different carbon sources of TK-11 (0.551 mg/mL), TK-36 (0.497 mg/mL), TK-40 (0.891 mg/mL), TK-45 (0.923 mg/mL), TK-60 (0.362 mg/mL) and TK-65 (0.690 mg/mL) isolates were determined. It was observed that they achieved high efficiency in terms of detergent type and concentration, cultivation time and reaction time.
Result: High yield piceatannol production from resveratrol via regioselective hydroxylation by bacteria was improved and the optimization of the production process was achieved. In this way, it will provide a social and economic benefit to our country in terms of reducing foreign dependency in the supply of piceatannol, which is used in many areas and especially as a pharmaceutical raw material. In addition, natural genetic resources were created for the production of recombinant piceatannol by culture collection of the obtained isolates. However, it is thought that a domestic production source may be provided with the patent application for the isolates obtained with this method developed for the production of piceatannol. Although the current literature contains several studies on resveratrol, number of reports on the production of piceatannol from resveratrol through regioselective hydroxylation by employing bacterial transformation are limited. In this context, our study is significant both in terms of its contribution to world literature and it is being conducted for the first time in the Turkish scientific community.