Omurgalılarda poliamin sentezi ve yıkımından sorumlu enzimlerin evrimsel ilişkilerinin biyoinformatik yöntemlerle incelenmesi
Investigation of evolutionary relationship of enzymes responsible for polyamine synthesis and breakdown in vertebrates by bioinformatic methods
Yazar: GİZEM ŞELE
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ PINAR ÖZ
Üsküdar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu proje, poliamin yolaklarında görev alan enzimlere ait amino asit dizileri kullanılarak poliamin yolaklarının omurgalı türlerinde filogenetik analiz yapılandırılmasını amaçlamaktadır. Bu analizi yapmak için, Homo sapiens'in poliamin sentez yolağında bulunan arginaz ve ornitin dekarboksilaz enzimleri ile alternatif yolak olarak bilinen agmatinaz ve arginin dekarboksilaz enzim dizileri kullanılmıştır. NCBI homologene veri tabanında bir homolog tür araştırması yapılmıştır. Sonuç olarak omurgalı türler içerisinden Homo sapiens ile homolog Pan troglodytes, Canis lupus familiaris, Bos taurus, Mus musculus, Rattus norvegicus, Gallus gallus, Xenopus tropicalis, Macaca mulatta ve ortolog Ovis aries ve Sus scrofa türleri tüm proteinler için ortak tür kümesi olarak seçilmiştir. Daha sonra bu 11 tür için, ClustaIw formatıyla MAFFT çoklu dizi hizalama yöntemi ile aşamalı çoklu dizi hizalaması gerçekleştirilmiştir. Son olarak, MAFFT hizalamasından üretilen veri seti, MEGAX filogenetik yazılımına yüklenmiş ve filogenetik ağaçlar oluşturulmuştur. Buna ek olarak, inşa edilen ağaçların güvenilirliğini değerlendirmek için bootstrap analizi yapılmıştır. Analizden Mus musculus ve Rattus norvegicus'un %100 bootstrap değeri gösterdiği, yani yakından ilişkili grup oldukları elde edildi. Benzer şekilde Gallus gallus ve Xenopus tropicalis türlerinin %100 bootstrap değeri ile kardeş bir takson oluşturdukları görülmüştür. Öte yandan kardeş taksonlar Homo sapiens ve Pan troglodytes, dikotomi noktasında Macaca mulatta ile ayrı bir küme oluşturmuştur. Aynı şekilde Ovis aries, Sus scrofa ve Bos taurus, Ovis aries ve Bos taurus'un kardeş taksonlar olduğu ayrı bir küme oluşturmuştur. Bu kümelerin bağlanmaları farklı yolakların üzerindeki enzimlerde farklılıklar gösterirken, aynı yolak üzerindeki enzimlerde benzerlik gösterdiği gözlemlenmiştir.

Abstract:
This project aims to construct phylogenetic analysis of poliaminergic pathways using amino acid sequences of enzymes involved in these paythways. To perform this analysis, sequences of arginase and ornithine decarboxylase enzymes in the polyamine synthesis pathway of Homo sapiens with agmatinase and arginine decarboxylase enzyme sequences, known as alternative pathway, were used. A homologous species search was conducted in the NCBI homologene database. As a result, among vertebrate species, Homo sapiens and homologous Pan troglodytes, Canis lupus familiaris, Bos taurus, Mus musculus, Rattus norvegicus, Gallus gallus, Xenopus tropicalis, Macaca mulatta and ortholog Ovis aries and Sus scrofa were selected as the common species set for all proteins. Later, for these 11 species, stepwise multiple sequence alignment was performed by MAFFT multiple sequence alignment method with the ClustaIw format. Finally, the data set obtained from the MAFFT alignment was loaded into the MEGAX phylogenetic software, and phylogenetic trees were constructed. In addition, bootstrap analysis was performed to evaluate the reliability of the constructed trees. From the analysis, it was found that Mus musculus and Rattus norvegicus showed 100% bootstrap value, which indicates that they were closely related groups. Similarly, it was observed that Gallus gallus and Xenopus tropicalis species formed a sister taxon with 100% bootstrap value. On the other hand, sister taxa Homo sapiens and Pan troglodytes formed a separate cluster with Macaca mulatta at the point of dichotomy. Similarly, Ovis aries, Sus scrofa and Bos taurus formed a separate cluster where Ovis aries and Bos taurus are sister taxa. While the binding of these clusters shows differences in enzymes on different pathways, it has been observed that enzymes on the same pathway show similarities.