Calidifontibacillus erzurumensis tarafından üretilen ekzopolisakkaritin biyolojik aktivitesinin araştırılması
Investigation of the biological activity of exopolisacharide produced by Calidifontibacillus erzurumensis
Yazar: SAADET HİLAL ÖNDER
Danışman: PROF. DR. AHMET ADIGÜZEL
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Antimikrobiyal etki = Antimicrobial effect ; Antioksidanlar = Antioxidants ; Ekzopolisakkarit = Exopolysaccharide ; Mikrobiyal = Mikrobial

Özet:
Amaç: Bu çalışmanın amacı, Erzurum ili Ilıca kaplıcasından izole edilen, yeni cinsin tip türü olarak literatüre kazandırılan Calidifontibacillus erzurumensis'ten ekzopolisakarit (EPS) üretmek ve üretilen EPS'nin biyolojik, kimyasal özelliklerini incelemektir.
Yöntem: EPS üretimi, 100 mL tripton soya suyu (TSB) içeren 250 mL'lik şişelerde gerçekleştirildi. Optimizasyon deneyleri sırasında, EPS üretimini artırmak için farklı pH'lar, sıcaklıklar ve inkübasyon süreleri test edildi. Ortam koşulları optimize edildikten sonra üretilen EPS, TCA işlemi, etanol çökeltme ve santrifüjleme işlemi uygulanarak saflaştırıldı. Elde edilen EPS'nin toplam karbonhidrat ve protein içerikleri sırasıyla fenol sülfürik asit ve Bradford yöntemlerine göre belirlendi. Ayrıca EPS örneğinin protein yüzdesi 230, 260 ve 280 nm'de alınan UV spektrumları kullanılarak, Warburg Christian yöntemine göre belirlendi. EPS'nin çözünürlüğü, su ve organik çözücüler (Distile su, izopropanol, etanol, metanol, aseton, kloroform, DMSO, petrol eteri, formaldehit, hekzan) içinde test edildi. Saflaştırılmış EPS'nin fonksiyonel gruplarını analiz etmek için FTIR analizi yapıldı. EPS'nin monomer bileşimi, HPLC analizine göre belirlendi. EPS'nin potansiyel biyolojik aktivitelerine sahip olup olmadığını ortaya çıkarmak için antimikrobiyal ve antioksidan aktiviteleri sırasıyla, disk difüzyon ve DPPH radikal yakalama yöntemine göre test edildi.
Bulgular: C. erzurumensis'ten EPS üretimi için en uygun koşullar; 55°C sıcaklık, 8 başlangıç pH'sı ve 48 saatlik inkübasyon süresi olarak belirlendi. EPS'nin organik çözücülere kıyasla suda daha yüksek çözünürlük gösterdiği gözlemlendi. Saflaştırılan EPS'nin karbonhidrat ve protein içerikleri sırasıyla %82,3 ve %0,1 olarak belirlendi. Ayrıca FTIR analizi EPS'nin proteinlerin ve karbonhidratların varlığını gösteren fonksiyonel gruplara sahip olduğunu doğruladı. HPLC tabanlı monomer analizi, EPS'nin tekrarlanan galaktoz birimlerinden oluşan bir homopolisakkarit olduğunu ortaya çıkardı. Disk difüzyon yöntemi, EPS'nin test edilen patojenlerin hiçbirine karşı antimikrobiyal aktiviteye sahip olmadığını gösterdi. DPPH radikal yakalama yöntemine göre, EPS'nin %21,3 oranında iyi bir antioksidan etkiye sahip olduğu belirlendi.
Sonuç: Bu çalışma ile yeni cinsin tip türü olarak literatüre kazandırılan C. erzurumensis'in, antioksidan aktiviteye sahip olduğunu, suda çözünebilen, hücre dışı bir homopolisakarit üretebildiği ortaya konuldu. Bu EPS'nin antioksidan aktiviteye sahip olması nedeniyle; biyoteknolojik ve tıbbi amaçlar için faydalı model olarak kullanılabileceğini biza gösterdi.

Abstract:
Purpose: The aim of this study is to produce exopolysaccharide (EPS) from Calidifontibacillus erzurumensis, which was isolated from Erzurum province Ilıca thermal spring and added to the literature as a type species of the new genus, and to examine the biological and chemical properties of the EPS produced.
Method: EPS production was carried out in 250 mL bottles containing 100 mL of tryptone soy water (TSB). During the optimization experiments, different pHs, temperatures and incubation times were tested to increase EPS production. After the ambient conditions were optimized, the EPS produced was purified by TCA treatment, ethanol precipitation and centrifugation. Total carbohydrate and protein contents of the EPS obtained were determined according to phenol sulfuric acid and Bradford methods, respectively. In addition, the protein percentage of the EPS sample was determined according to the Warburg Christian method using UV spectra taken at 230, 260 and 280 nm. The solubility of EPS was tested in water and organic solvents (Distilled water, isopropanol, ethanol, methanol, acetone, chloroform, DMSO, petroleum ether, formaldehyde, hexane). FTIR analysis was performed to analyze the functional groups of the purified EPS. The monomer composition of EPS was determined by HPLC analysis. To reveal whether EPS has potential biological activities, antimicrobial and antioxidant activities were tested according to disk diffusion and DPPH radical capture method, respectively.
Findings: Optimal conditions for EPS production from C. erzurumensis; It was determined as a temperature of 55 °C, an initial pH of 8, and an incubation period of 48 hours. It was observed that EPS showed higher solubility in water compared to organic solvents. Carbohydrate and protein contents of the purified EPS were determined as 82.3% and 0.1%, respectively. In addition, FTIR analysis confirmed that EPS has functional groups indicating the presence of proteins and carbohydrates. HPLC-based monomer analysis revealed that EPS is a homopolysaccharide composed of repeating galactose units. The disk diffusion method showed that EPS had no antimicrobial activity against any of the pathogens tested. According to the DPPH radical capture method, it was determined that EPS had a good antioxidant effect at the rate of 21.3%.
Conclusion: With this study, it was revealed that C. erzurumensis, which was brought to the literature as a type species of the new genus, has antioxidant activity and can produce a water-soluble, extracellular homopolysaccharide. Because this EPS has antioxidant activity; showed us that it can be used as a useful model for biotechnological and medical purposes.