Laktik asit bakterilerinde biyofilm oluşumunun araştırılması
Investigation of biofilm formation in lactic acid bacteria
Yazar: TUĞÇE AKMAN
Danışman: PROF. DR. ZEHRANUR YÜKSEKDAĞ ; DR. ÖĞR. ÜYESİ TUĞBA KILIÇ
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Biyofilmler = Biofilms

Özet:
Bu tez çalışmasında, 96 laktik asit bakterisi (LAB)'nin temel biyofilm özellikleri incelenerek, planktonik ve biyofilm formları arasında biyofilm matriksi bileşenlerinden olan ekzopolisakkaritlerin (EPS) farklı büyüme evrelerinde (erken, ara ve olgun faz) profil ve miktar farklılıklarının tespit edilmesi, LAB-EPS'lerinin biyofilm oluşturan Staphylococcus aureus (MRSA) ATCC 43300 bakterisi üzerindeki antibiyofilm aktivitelerinin belirlenmesi ve önemli bir matriks bileşeni olan eDNA'nın varlığının tespit edilmesi amaçlanmıştır. Elde edilen sonuçlar doğrultusunda LAB'nin biyofilm oluşturabildikleri tespit edilerek, bakteriler arasında güçlü biyofilm oluşturduğu tespit edilen ve en yüksek EPS üretim miktarına (984,0±3,0 mg/L) sahip Ligilactobacillus salivarius KC27L bakterisi seçilmiş ve ileri düzey çalışmalarda kullanılmıştır. L. salivarius KC27L suşunun lag fazı, logaritmik fazı, durgunluk fazı ve ölüm fazına denk gelen saatler belirlenmiştir. En yüksek EPS üretimini logaritmik fazda (12. saat) (1033,8±1,0 mg/L) gösterirken, en düşük EPS üretimini ise lag fazı sonu/logaritmik faz başlangıcında (6. saat) (486,7±2,0 mg/L) göstermiştir. Bakterinin gelişim süreleri ile EPS üretimi arasında çok güçlü pozitif bir ilişki olduğu tespit edilmiştir (p<0,05). Bakterinin hangi saatte erken, ara ve olgun biyofilm yaşam formlarına sahip olduğu ve EPS üretim miktarlarındaki artışının, biyofilm oluşturma yeteneğine bağlı olduğu ön görülmüştür (p<0,01). MRSA 43300'ün oluşturmuş olduğu biyofilmi, KC27L'nin biyofilm yaşam formundan izole edilen EPS'leri %15,6-54,4 oranında; planktonik yaşam formu EPS'lerinin ise %30,6-60,7 arasında değişen oranlarda engellendiği belirlenmiştir. KC27L bakterisinin olgun biyofilmlerinin (28. saat) DNaz I enzimi ile muamele sonrasında, DNaz I'in biyofilm miktarında azalmaya neden olduğu tespit edilerek, KC27L bakterisinin biyofilm matriksinde yer alan eDNA'nın varlığı ortaya koyulmuştur. Tez kapsamında, KC27L'nin biyofilm oluşturma kapasiteleri, matriks bileşenleri ve biyofilm kontrol yetenekleri ilk kez detaylandırılmış olup ileri de yapılabilecek biyofilm çalışmaları için kaynak niteliği taşımaktadır.

Abstract:
In this thesis, the basic biofilm properties of 96 lactic acid bacteria (LAB) were investigated and exopolysaccharides (EPS), which are components of the biofilm matrix between planktonic and biofilm forms, were analyzed at different growth stages (early, intermediate and mature phase) profile and quantity differences, to determine the antibiofilm activity of LAB-EPS on biofilm-forming Staphylococcus aureus (MRSA) ATCC 43300 bacteria and to determine the presence of eDNA, an important matrix component. In line with the results obtained, it was determined that LAB can form biofilms and Ligilactobacillus salivarius KC27L, which was found to form strong biofilms among the bacteria and had the highest EPS production amount (984,0±3,0 mg/L), was selected and used in further studies. The hours corresponding to the lag phase, logarithmic phase, stagnation phase and death phase of L. salivarius KC27L strain were determined. The highest EPS production was observed in the logarithmic phase (12th hour) (1033,8±1,0 mg/L), while the lowest EPS production was observed at the end of the lag phase/start of the logarithmic phase (6th hour) (486,7±2,0 mg/L). There was a very strong positive correlation between the growth time of the bacteria and EPS production (p<0,05). The time at which the bacteria had early, intermediate and mature biofilm life forms and the increase in the amount of EPS production were found to be dependent on the biofilm formation ability (p<0.01). It was determined that the biofilm formed by MRSA 43300 was inhibited by EPSs isolated from the biofilm life form of KC27L at a rate of 15,6-54,4%, and planktonic life form EPSs at rates ranging from 30,6-60,7%. After treatment of mature biofilms of KC27L bacteria (28th hour) with DNase I enzyme, it was determined that DNase I caused a decrease in the amount of biofilm and the presence of eDNA in the biofilm matrix of KC27L bacteria was revealed. Within the scope of the thesis, the biofilm formation capacities, matrix components and biofilm control capabilities of KC27L have been detailed for the first time and will be a source for future biofilm studies.