Termofilik geobacillus üyelerinin hücresiz süpernatantlarının antimikrobiyal etkilerinin taranması ve potansiyel bakteriyosin benzeri bir termostabil peptidin kısmi karakterizasyonu
Screening of antimicrobial effects of cell-free supernatants of members of thermophilic geobacillus and partial characterization of a potential bacteriocine-like a thermostable peptide
Yazar: DENİZ ABACI
Danışman: PROF. DR. ARZU ÇÖLERİ CİHAN
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology
Dizin: Antibakteriyel ajanlar = Anti-bacterial agents ; Antibakteriyel aktivite = Antibacterial activity ; Bakteriyosinler = Bacteriocins ; Geobacillus stearothermophilus = Geobacillus stearothermophilus ; Termofilik bakteriler = Thermophilic bacteria

Özet:
Bu çalışmada Geobacillus cinsine özgü türlerin (11 referans, 8 izolat) termostabil bakteriyosin üretim potansiyellerinin taranması amaçlanmıştır. Yapılan tarama sonucunda, Geobacillus sp. C304 izolatının gösterdiği antimikrobiyal etkinliğin kaynağının yeni bir bakteriyosin olarak tanımlanabilecek bir antimikrobiyal peptid olduğu, proteinaz K uygulaması ve kültür süpernatantının nötralizasyonu işlemleriyle dolaylı yollardan kanıtlanmıştır. Söz konusu izolatın ürettiği antimikrobiyal peptidin etkinliğini artırmak adına birtakım optimizasyon çalışmaları yapılmıştır. Bu bağlamda farklı inkübasyon sürelerinde (0., 4., 8., 12., 16., 20., 24., 30., 36., 48., 60., 72.) inkübasyon sıcaklıklarında (50°C, 55°C, 60°C, 65°C) ve farklı besiyeri pH değerlerinde (5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0, 8.5, 9.0 ve 9.5) bakteriyosin üretim etkinlikleri test edilmiştir. 16 ila 20. saatlerde, 60 °C'de pH 7.5'ta tespit edilen optimum koşulların uygulanması sonrası elde edilen C304 süpernatantının; Staphyloccous aureus ATCC 25923, Enterococcus faecium 23, Enterococcus faecalis ATCC 25912, Bacillus subtilis DSM 1971, Listeria monocytogenes NCTC 5348, S. aureus MRSA ATCC 43300, Bacillus licheniformis DSM 13, Staphylococcus carnosus, Salmonella Enteritidis ATCC 13311, S. Typhimurium DMC4, Escherichia coli ATCC 35150, Salmonella Infantis DMC12, Klebsiella pneumoniae ATCC 7006003, E. coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Shigella sp. ve Candida albicans patojen suşları üzerindeki antimikrobiyal etkinliği damlatma tekniği kullanılarak analiz edilmiştir. C304 süpernatantının inhibisyon etki gösterdiği suşlar için ayrıca MİK değerleri ve antibiyofilm etkinlik de belirlenmiştir. Ayrıca elde edilen antimikorobiyal içeriğin pH ve sıcaklık toleransları da değerlendirilmiştir. Son olarak C304 süpernatantının referans bir termofilik suş olan Geobacillus toebii DSM 14590 üzerinde sergilediği antimikrobiyal aktivite, Native-PAGE (N-PAGE) analizinde görülen belirgin şeffaf inhibisyon zonu ile teyit edilmiştir. Elde edilen bu sonuçlarla, Geobacillus sp. C304 izolatında tespit edilen bu termostabil bakteriyosinin endüstriyel süreçlerde kullanım potansiyelinin olabileceği gündeme gelmiştir.

Abstract:
In this study, the potential of thermostable bacteriocin production by species of the genus Geobacillus (11 references, 8 isolates) was investigated. As a result of monitoring, Geobacillus sp., the source of antimicrobial activity of isolate C304 is an antimicrobial peptide that might be defined as a new bacteriocin, which was indirectly demonstrated by the application of proteinase K and neutralisation of the culture supernatant. A series of optimisation studies were carried out to increase the efficacy of the antimicrobial peptide produced by the isolate. In this context, bacteriocin production activities were tested at different incubation times (0., 4., 8., 12., 16., 20., 24., 30., 36., 48., 60., 72.), incubation temperatures (50 °C, 55 °C, 60 °C, 65 °C) and different pH values of the media (5.5, 6.0, 6.5, 7.0, 7.5, 8.0, 8.5, 9.0 and 9.5). C304 supernatant obtained after applying optimal conditions at pH 7.5 at 60 °C for 16 to 20 hours; Antimicrobial activity against Staphylococcus aureus ATCC 25923, Enterococcus faecium 23, Enterococcus faecalis ATCC 25912, Bacillus subtilis DSM 1971, Listeria monocytogenes NCTC 5348, MRSA ATCC 43300, Bacillus licheniformis DSM 13, Staphylococcus carnosus, Salmonella Enteritidis ATCC 13311, Salmonella Typhimurium DMC4, Escherichia coli ATCC 35150, Salmonella Infantis DMC12, Klebsiella pneumoniae ATCC 7006003, E. coli ATCC 25922, Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853, Shigella sp. and Candida albicans pathogenic strains were analysed using the drop technique. The MIC values and antibiofilm activity were also determined for the strains where the supernatant of C304 had an inhibitory effect. In addition, the pH and temperature tolerances of the antimicrobial content obtained were also evaluated. Finally, the antimicrobial activity of the C304 supernatant on a thermophilic reference strain, Geobacillus toebii DSM 14590, was confirmed by the clear zone of inhibition in the Native- PAGE (N- PAGE) analysis. With these results, it became clear that this thermostable bacteriocin detected in isolate C304 has the potential to be used in industrial processes.