Siyanobakter ve bazı alg türlerinin biyoaktif bileşikler yönünden incelenmeleri
Investigation of bioactive compounds of cyanobacteria and some algal species
Yazar: MINOO POURHASSAN SHAMCHI
Danışman: PROF. DR. NİLÜFER AKSÖZ ; DOÇ. DR. HİKMET KATIRCIOĞLU
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2016
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Bakteriyel enfeksiyonlar insanlarda ve suda yaşayan organizmalarda yüksek oranda ölümlere neden olabilmektedirler.  Her ne kadar bu tip enfeksiyonların tedavisinde antibiyotiklerden yararlanılıyorsa da bulaşıcı hastalıkların tedavisinde kullanılan bu antimikrobiyellere direnç kazanma söz konusu olabilir ve hatta bu ilaçların bazı yan etkileri de kullanımı kısıtlayıcı bir durum yaratabilir.  Antimikrobiyal ajanlara karşı mikroorganizmaların direnç kazanmaları gelişmiş farmakokinetik özellikleri olan yeni antimikrobiyel bileşiklerin araştırılması ve bunlardan ilaç geliştirmesi gibi çalışmalara gerek göstermektedir. Bu yüzden ilaç üreticiler için gerek geleneksel kaynaklar (toprak ve bitkiler) ve gerekse de denizde yaşayan organizmalar gibi yeni kaynaklardan elde edilen bileşikler önem kazanmaktadır.
Çalışmamızda bir siyanobakter (Chroococcus sp.), 2 mikroalg (Chlorella vulgaris ve Chlamydmonas sp.) ve 4 makroalg (Spirogyra subsalsa, Chara hispida, Enteromorpha flexuosa ve Ulva lactuca) türlerinin çeşitli çözgenlerden elde edilen ekstraktarının antimikrobiyal, antioksidan ve mutajenite aktiviteleri araştırılmıştır. Bu çalışmada alg ekstraktlarının aktiviteleri bazı Gram negatif (E. coli, E. caratovora subsp. caratovora, E. amylovora ve  Pseudomonas syringae), Gram pozitif  (Staphylococcus epidermidis, metisiline dirençli Staphylococcus aureus, Streptococcus agalactiae ve Enterococcus faecalis) ve maya (Candida albicans) izolatlarına karşı araştırılmıştır. Ayrıca ekstraktların MIC ve MBC değerleri, antibakteriyal ve FIC indeksleri, sinerjik ve antagonistik etkileşimleri, DPPH, FRAP ve toplam fenol değerleri belirlenmiştir. Etkili bulunan ekstraktların mutajenite deneyleri Ames testi ile vurgulanmıştır. Bu araştırmada HPLC-TOF yöntemi kullanarak, antimikrobiyal etkisi olan alg ekstraktların fenolik bileşenleri tayin edilmiş ve kantitif olarak miktarları belirlenmiştir. 
Siyanobakter ve mikroalg üretimi için 3 farklı besiyeri (BGA, Bristol ve BG11) kullanılmış ve BG11 besi ortamı bu araştırma için uygun bulunmuştur. Araştırmada kullanılan alglerin ekstraktları distile su ayrıca metanol, butanol, aseton, DMSO, damıtma metanol, damıtma aseton gibi organik çözeltilerden hazırlanmıştır. Alg ekstraktlarının antimikrobiyal aktivite araştırması sonuçlarında belirtildiği gibi en etkili ekstraktlar Chroococcus sp.'nın damıtma metanol ekstraktı, Enteromorpha flexuosa'nın DMSO ekstraktı ve Chara hispida'nın metanol ekstraktı olmakta ve oluşturdukları 19 mm'lik inhibisyon zon çapı ile sırasıyla S. agalactiae, S. epidermidis ve S. agalactiae üzerinde etki oluşturmaktadır. Bu çalışmada antioksidan sonuçlarına dayanarak Chara hispida'nın metanol ekstraktı %75.13 değerle en yüksek serbest radikal giderme yüzdesine sahiptir. Bu araştırmada FRAP tayininde de Chara hispida'nın metanol ekstraktı 31 mM'lık bir değerle diğer alglerin metanol ekstaraktlarına kıyasla anlamlı bir  fark göstermiştir. Ames testi sonuçlarına göre en etkili olan Chara hispida'nın metanol ekstraktında mutajenite etkisine rastlanmamıştır. Etkili bulunan ekstraktların HPLC-TOF yöntem ile fenolik bileşenleri belirlenmiş ve sonuçlara göre yüksek antimikrobiyal ve antioksidan etkiye sahip fenolik bileşen gallik asit ve gentisik asit vurgulanmıştır.

Abstract:
Bacterial infections cause high mortality in human beings and aquatic organisms. Although antibiotics are used for infections, but it's mentioned that infectious bacteria develop resistance against the utilized antibiotics. Meanwhile the use of drugs may cause some side effects. With antibiotic resistance ability for the agents, it's necessary to improve pharmacokinetic properties of microorganisms for new antimicrobial compounds to develop new drugs. Thus for drug manufacturers, compounds derived from new sources such as living organisms in the sea are as important as traditional sources (soil and plants).
In our study, antimicrobial, antioxidant and mutagenic activities of various organic extracts of a cyanobacteria (Chroococcus sp.), 2 microalgae (Chlorella vulgaris and Chlamydmonas sp.) and 4 macroalgae (Spirogyra subsalsa, Chara hispida, Enteromorpha flexuosa and Ulva lactuca) species were investigated. In this research, algal extract activities were studied against some Gram negative  (E. coli, E. caratovora subsp. caratovora, E. amylovora and Pseudomonas syringae), Gram positive (Staphylococcus epidermidis, methicillin resistance Staphylococcus aureus (MRSA), Streptococcus agalactiae and Enterococcus faecalis) and yeast (Candida albicans). Also MIC and MBC values, antimicrobial and FIC indices, synergistic and antagonistic interactions, DPPH, FRAP and total phenol values of extracts were determined. Mutagenicity assays of effective extracts were highlighted by Ames test. In this study, HPLC- TOF method used to determine effective extract's phenolic compounds quantitatively and qualitatively.
3 different algal media (BGA, Bristol and BG11) were used to grow cyanobacteria and microalgae, however BG11 medium has been found suitable for this research. Algal extracts were prepared using distilled water and organic solvents such as methanol, buthanol, dimethyl solfoxide (DMSO), acetone, distilled methanol and acetone. Algal extracts antimicrobial activity results revealed 19 mm inhibition zone for distilled acetone extract of Chroococcus sp., DMSO extract of Enteromorpha flexuosa and methanol extract of Chara hispida were effective against S. agalactiae, S. epidermidis and S. agalactiae respectively. According to the results methanol extract of Chara hispida showed the highest free radical scavenging value of 75.13%. In this research FRAP experiments results showed that methanol extract of Chara hispida (31 mM) has the highest antioxidant activity compared to value of other algal extracts. According to Ames tests results any mutagenicity was not found in the most effective extract (methanol extract of Chara hispida). Phenolic compounds of effective algal extracts were determined by HPLC-TOF method due to results Gallic acid and Gentisic acid have high antibacterial and antioxidant activity.