Schizosaccharomyces pombe Lindner Str. liquefaciens(Osterwalder)'de farklı ortam koşullarının bakır metabolizması üzerine etkileri
Effect of different environmental conditions on copper metabolism of Schizosaccharomyces pombe Lindner Str. liquefaciens(Osterwalder)
Yazar: ÇAĞATAY TARHAN
Danışman: DOÇ. DR. AYŞEGÜL TOPAL SARIKAYA
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2003
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Bakır = Copper ; Mayalar = Yeasts ; Schizosaccharomyces pombe = Schizosaccharomyces pombe ; Süperoksit dismutaz = Superoxide dismutase

Özet:
ÖZET Schizosaccharomyces pombe Lindner str. liquefaciens (Osterwalder)'de Farklı Ortam Koşullarının Bakır Metabolizması Üzerine Etkileri Metaller hücre içinde gerçekleşen birçok biyokimyasal olayda yapısal ve işlevsel olarak rol oynayan elementlerdir. Bakır özgün elektrokimyasal özellikleriyle canlılar için hayati öneme sahip bir metaldir. Son yıllarda yapılan çalışmalarda bakır metabolizmasının, bazı hastalıkların gelişiminde önemli bir etken olduğu ortaya konmuştur. Gerek bu hastalıklarda gerekse hücre içindeki pek çok metabolik sürecin işleyişinde bakırın rolünü ortaya koyabilmek için bakır metabolizmasının aydınlatılması önemlidir. Bu tez çalışmasında bir maya türü olan ve moleküler biyoloji çalışmalarında model organizma olarak değerlendirilen Schizosaccharomyces pombe' nin farklı ırkları kullanılarak farklı bakır konsantrasyonlarının ve değişen pH'nın, hücre üremesi ve bakır toksisitesine karşı enzimsel savunma mekanizmalarından biri olan süperoksit dismutaz (SOD) aktivitesi üzerine etkileri araştırılmıştır. Bu amaç çerçevesinde ilk olarak, S. pombe' nin lys 7 ve türevlendiği yabani ırk, SOD mutantı MN415 ve türevlendiği JY741 ırkları farklı konsantrasyonlarda bakır (Cu2+) içeren besiyerlerinde üretildi. Iys7 ve MN415 ırklarının türevlendikleri sırasıyla yabani ve JY741 ırklarına göre artan bakır toksisitesine daha duyarlı oldukları saptanmıştır. Tüm ırkların farklı bakır konsantrasyonları içeren katı besiyerlerinde pH 5, 6 ve 7 değerlerindeki üremeleri izlendiğinde, pH 6'daki üremelerinin pH 5 ve pH 7'ye göre daha iyi olduğu görülmüştür. Ayrıca hücrelerin katı besiyerinde artan bakır toksisitesine karşı, sıvı besiyerinden daha toleranslı olduğu saptanmıştır. SOD'un artan bakır toksisitesine karşı koruyucu özellikte olup olmadığı araştırıldığında, farklı konsantrasyonlarda bakır içeren besiyerlerinde üretilen tüm ırklardan ham özütler elde edilmiş ve bu ham özütlerdeki SOD aktiviteleri doğal poliakrilamid jel üzerinde gösterilmiştir. Yabani ırktaki SOD aktivitesinin 50 uM CuS04 konsantrasyonuna kadar değişmediği, 50 ve 60 uM CuSÛ4 konsantrasyonlarında belirgin bir biçimde arttığı görülmüş, lys 7 ırkındaki SOD aktivitesinin ise üreyebildiği bakır konsantrasyonu olan 20 uM CuSO4'da oldukça düşük olduğu saptanmıştır. MN415 ırkında ise araştırılan bakır konsantrasyonu değerlerinde hiç SOD aktivitesi olmadığı gösterilmiştir. pH değişimlerinin SOD aktivitesi üzerine etkisi olup olmadığına ilişkin olarak, pH'sı 5 ve 6 olan bakırsız besiyerinde yabani ırk ve lys 7 ırklarında SOD aktivitelerinin pH değişiminden etkilenmediği saptanmıştır. Buna karşılık 50 uM CuS04 konsantrasyonunda üreyen yabani ırkın pH 5'teki SOD aktivitesinin, pH 6'dakine göre ve 20 uM CUSO4 konsantrasyonunda üreyen lys 7 ırkının pH 5'teki SOD aktivitesinin de pH 6'dakine göre belirgin biçimde arttığı görülmüştür. Elde edilen bulgular ışığında Cu,Zn SOD'un, artan bakır toksisitesine karşı hücreyi koruyucu özellikte olduğu, değişken ortam koşulu olarak belirlenen pH'nın düşük değerde iken bakır toksisitesini ve buna paralel olarak SOD aktivitesini de arttırdığı söylenebilir, lys 7 ırkıyla yapılan çalışmadan sağlanan verilere göre, lys 7 proteininin S. pombe de SOD'a bakır taşıyan bir şaperon olduğu bir ön bulgu olarak değerlendirilebilir. VI

Abstract:
SUMMARY Effect of Different Environmental Conditions on Copper Metabolism of Schizosaccharomycespom.be Lindner str. llquefaciens (Osterwalder) Many metals play important role in biochemical process as structural and functional elements. Copper is an essential metal with unique electrochemical properties for living systems. It has been shown that copper metabolism is an important factor in progress of some diseases. Thus, it is important to know copper metabolism in order to understand the role of copper in such diseases and metabolic events. The aim of this study is to investigate the effect of different copper concentrations and pH levels on cell growth and superoxide dismutase (SOD) activity, that is one of the enzymatic defence mechanism against copper toxicity by employing the different strains of Schizosaccharomyces pombe, a member of yeasts, being regarded as a model organism for molecular biology studies. For this purpose firstly, lys7, wild type (parental strain of lys 7), MN415 (SOD mutant) and JY741 (parental strain of MN415) strains were grown in media containing different concentrations of Cu+2 at different pH levels. We found that the lys7 and MN415 strains were more sensitive to increasing concentrations of Cu+2 than their parental strains. When the effect of pH on growing of all strains on solid media containing different copper concentrations were observed, it has been seen that all strains grown well on pH 6 compare to pH 5 and 7. All strains those grown on solid media were more tolerant to increased copper concentrations than the strains grown in liquid media. To evaluate whether SOD protect the cells against increased copper concentrations, crude extracts were obtained from all strains grown in different copper concentrations and the SOD activity was shown on native polyacrylamide gel. While the wild type SOD activity didn't change less than 50 uM CUSO4 concentrations, the activity increased dramatically at 50 and 60 uM CUSO4 concentrations, lys 7 strain had weak SOD activity when it was grown in the medium containing 20 uM CUSO4 that it can be grown and the crude extract can be obtained and MN415 had no SOD activity at all tested Cu+2 concentrations. In regard to pH effect on SOD activity when we examined SOD activity of the wild type and lys7 in media with and without copper at pH 5 and 6, we determined that SOD activity hasn't changed in the cells grown in media without copper at both pH values whereas SOD activity of the wild type grown in media containing 50 uM CUSO4 increased at pH 5 compare to those grown at pH 6. In the same way SOD activity of lys7 strain grown in the medium containing 20 uM CUSO4 also increased at pH5. According to these results, Cu,Zn SOD protects the cells against copper toxicity. In regard to pH effect, that is chosen for variable medium condition, it can be interpreted that copper toxicity increased at low pH value and related to that the SOD activity also increased at the same pH.. Results obtained from studies with lys 7 strain might be pre- evaluated as the Lys 7 protein is a chaperone and provides copper ions for SOD in S. pombe as indicated in Saccharomyces cerevisiae too. VII