Polihidroksialkanoat (PHA) üreticisi yerel Bacillus soylarının taranması ve Bacillus sp. A19'dan elde edilen polihidroksialkanoatın üretilmesi ve karakterizasyonu
Screening of polyhydroxyalkanoate (PHA) producing local Bacillus strains and production and characterization of polyhydroxyalkanoate from Bacillus sp. A19
Yazar: GİZEM KUGU
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SALİHA İŞSEVER ÖZTÜRK
Gebze Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyokimya ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Bacillus = Bacillus ; Biyoplastik = Bioplastic ; Karakterizasyon = Characterization ; Polihidroksialkanoatlar = Polyhydroxyalkanoates ; Polihidroksibütirat = Polyhydroxybutyrate

Özet:
Petrol temelli plastik ürünlerin artan kullanımı ve sebep olduğu çevresel kirlilik gün geçtikçe daha yıkıcı boyutlara ulaşmaktadır. Biyobozunur özelliğe sahip olmayan geleneksel plastiğin sebep olduğu toksik etkiler ve çevresel endişeler bilim insanlarını alternatif çözümler aramaya itmiştir. Bir tür biyobozunur polyester olan polihidroksialkanoatlar (PHA) çeşitli mikroorganizmalar tarafından sentezlenebilmeleri, biyo-uyumlu, biyo-bozunur, termoplastik ve elastomerik olmaları
gibi özellikleri sayesinde petrol temelli plastiğe bir alternatif olarak görülmektedir. Ancak PHA sentezinde kullanılan hammaddelerin yüksek maliyetli olması nedeniyle geleneksel plastik kadar yaygın kullanılamamaktadır. Tez çalışmasında kullanılan yerel Bacillus soyları da PHA sentezleyebilen mikroorganizmalar arasında yer almaktadır. Yerel Bacillus izolatlarının taranarak PHA üretimi açısından pozitif soyların moleküler yöntemlerle belirlenmesi, bu soylardan PHA ekstraksiyonunun yüksek verimle gerçekleştirilebilmesi için optimal şartların oluşturulması ve elde edilen PHA'nın karakterize edilmesiyle biyoplastik üretimindeki temel sorunlara literatür katkısı sağlanmıştır. Bu çalışmayla PHA üretiminden sorumlu enzimlere ait genlerin yerel soylardaki varlığı gösterilmiş, üretici soylar hem çeşitli boyama
teknikleri hem de moleküler yöntemler yardımıyla tanımlanmıştır. Yerel izolatlar arasından seçilen Bacillus sp. A19 örneğinden PHA ekstraksiyonu yapılmış, ekstraksiyon koşulları optimize edilmiş ve elde edilen biyopolimer FTIR ve NMR
aracılığıyla nitelendirilmiştir. Yerel izolatlarda PHA sentezinden sorumlu genlerin varlığının gösterilmesi ve eldesinin, PHA üretiminde kullanılabilen enzimlerin daha sonra yapılabilecek protein mühendisliği ile geliştirilerek daha verimli hale getirilmesi konusunda literatüre katkı sağlayacak olmasının yanı sıra elde edilecek PHA'nın, daha ileri çalışmalarla nitelendirilmesi sonrasında ticarileştirilme potansiyeli de bulunmaktadır.

Abstract:
The increasing use of petroleum-based plastic products and the environmental pollution caused by them are reaching more and more destructive dimensions day by day. Toxic effects and environmental concerns caused by non-biodegradable
conventional plastics have led scientists to seek alternative solutions. Polyhydrocasialkonates (PHAs), which is a kind of biodegradable polyester, are seen as an alternative to petroleum-based plastics, thanks to its properties such as being synthesized by various microorganisms, being biocompatible, biodegradable, thermoplastic and elastomeric. However, due to the high cost of raw materials used in PHA synthesis, it cannot be used as widely as traditional plastic. Local Bacillus strains used in the thesis study are also among the microorganisms that can synthesize PHA. By screening local Bacillus isolates, determining positive strains for PHA production by molecular methods, creating optimal conditions for high efficiency PHA extraction from these strains, and characterizing the obtained PHA, literature can contribute to the basic problems in bioplastic production. In this study, PHA-producing local isolates were determined by molecular techniques. In addition, by showing the presence of genes belonging to enzymes responsible for PHA production in local lines, producer isolates were defined molecularly. PHA was extracted from Bacillus sp. A19 sample selected from local isolates, extraction conditions were optimized and the obtained biopolymer was characterized by FTIR and NMR. Demonstrating and obtaining the genes responsible for PHA synthesis in local isolates will contribute to improve the enzymes that can be used in PHA production and making them more efficient with later protein engineering.