Antibiyotik direnç genleri üzerine asetosiringon'un etkisi
Effect of acetosyringone on antibiotic resistance genes
Yazar: AYŞENUR ÖZDEMİR
Danışman: PROF. DR. MESUT TAŞKIN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Amaç: Antibiyotikler enfeksiyonların tedavisinde kullanılan ilaçlardır. Bununla birlikte, antibiyotiklerin aşırı veya yanlış kullanımı bakterilerde antibiyotik direncinin oluşmasına sebep olmaktadır. Asetosiringon (AS), bitki kökenli bir fenolik bileşiktir.  Bu bileşik Agrobacterium tumefaciens bakterisinde virülans genlerini uyararak bu bakterinin bitkide tümör oluşturmasına neden olmaktadır. AS' nin A. tumefaciens üzerindeki etkisi detaylı olarak çalışılmış olsada, onun diğer mikroorganizmalar üzerinde nasıl bir etki yaptığına yönelik olarak literatürde herhangi bir çalışma bulunmamaktadır. Bu yüzden, bu çalışmada AS' nin bakterilerde antibiyotik direnç genleri üzerinde nasıl bir etki yaptığını ortaya çıkarmak amacıyla yapılmıştır.Çalışmada test bakterisi olarak Esherichia coli kullanılmıştır. AS' nin antibiyotik direnç genleri üzerindeki etkisi ise bu bakterinin sülfonamid (Sul I) ve tetrasiklin (Tet A) genlerinin yanı sıra çoklu ilaç direnciyle ilişkili acrA ve nusA genleri üzerinde test edilmiştir. Direnç oluşturma için E. coli' nin sıvı kültürüne 24 saat aralıklarla 12 gün boyunca AS eklenmiştir. Çalışmada, AS' nin düşük (2 mg AS /100 ml besiyeri), orta (4 mg AS /100 ml besiyeri) ve yüksek (8 mg AS /100 ml besiyeri) dozları test edilmiştir. AS kültürlere DMSO içerisinde çözündürüldükten sonra eklenmiştir. AS veya DMSO içermeyen kültür ise kontrol olarak kullanılmıştır. Kültürler 13. günde santrifüj edilmiş, elde edilen hücre peletinden RNA izolasyonu gerçekleştirilmiş ve ilgili genlerin ekspresyon seviyeleri RT-PCR ile analiz edilmiştir.Elde edilen sonuçlar AS' nin düşük dozunun, kontrolle karşılaştırıldığında Sul I, acrA ve nusA' nın ekspresyon seviyesinde istatistiksel olarak anlamlı bir artışa neden olmadığı göstermiştir. Tam tersine hem orta hem de yüksek doz AS' nin Sul I, acrA ve nusA' nın ekspresyon seviyesini istatiksel olarak çok fazla artırdığı belirlenmiştir. AS' nin bütün dozları kontrolle karşılaştırıldığında, Tet A' nın ekspresyon seviyesini istatistiksel olarak çok fazla artırmıştır. Deneyler, ayrıca AS' nin uygulamasının E. coli' nin virülansında etkili olan sorumlu olan Irp2 (demir edinme sistemleri) ve fimH (adhesinler) genlerinin de ekspresyon seviyesini artırdığı tespit edilmiştir. AS' nin özellikle orta ve yüksek dozlarının, E. coli' de antibiyotik direnç genlerinin ekspresyon seviyesini artırdığını ortaya çıkarmıştır. Bu bulgu, bitki kökenli fenolik bileşiklerin bakterilerde antibiyotik direncine neden olabileceğine işaret etmektedir.

Abstract:
Purpose: Antibiotics are drugs used to treat infections. However, excessive or incorrect use of antibiotics causes antibiotic resistance in bacteria. Acetosyringone (AS) is a phenolic compound of plant origin.  This compound stimulates the virulence genes in the bacterium Agrobacterium tumefaciens, causing this bacterium to form tumors in the plant. Although the effect of AS on A. tumefaciens has been studied in detail, there is no study in the literature on what effect it has on other microorganisms. Therefore, this study was conducted to reveal what effect AS has on antibiotic resistance genes in bacteria.Esherichia coli was used as the test bacterium in the study. The effect of AS on antibiotic resistance genes was tested on the sulfonamide (Sul I) and tetracycline (Tet A) genes of this bacterium, as well as the acrA and nusA genes associated with multidrug resistance. To establish resistance, AS was added to the liquid culture of E. coli at 24-hour intervals for 12 days. In the study, low (2 mg AS /100 ml medium), middle (4 mg AS /100 ml medium) and high (8 mg AS /100 ml medium) doses of AS were tested. AS was added to the cultures after being dissolved in DMSO. Culture without AS or DMSO was used as a control. Cultures were centrifuged on the 13th day, RNA was isolated from the resulting cell pellet, and the expression levels of relevant genes were analyzed by RT-PCR.The results showed that the low dose of AS did not cause a statistically significant increase in the expression level of Sul I, acrA and nusA compared to the control. On the contrary, it was determined that both middle and high doses of AS statistically significantly increased the expression level of Sul I, acrA and nusA. All doses of AS statistically significantly increased the expression level of Tet A compared to the control. Experiments also found that the application of AS increased the expression level of Irp2 (iron acquisition systems) and fimH (adhesins) genes, which are responsible for the virulence of E. coli.The current study revealed that especially medium and high doses of AS increased the expression level of antibiotic resistance genes in E. coli. This finding indicates that plant-derived phenolic compounds may cause antibiotic resistance in bacteria.