Galleria mellonella (L.) (Lepidoptera: Pyralidae)'nın son larval instar proteomunun zaman ve sıcaklığa bağlı analizi
Time-and temperature-dependent analysis of last larval ınstar proteome of Galleria mellonella (L.) (Lepidoptera: Pyralidae)
Yazar: GÜLER TOPRAK
Danışman: PROF. DR. NUSRET AYYILDIZ ; PROF. DR. ABDURRAHMAN AYVAZ
Erciyes Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2022
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Galleria mellonella = Galleria mellonella ; Larva = Larva ; Proteomikler = Proteomics ; Sıcaklık = Temperature ; Zaman = Time

Özet:
Sıcaklık canlıya ait birçok metabolik süreci etkileyen önemli bir faktördür. Bu yüzden sıcaklığın metabolik ve fizyolojik etkilerinin anlaşılması, böcek biyolojisi açısından önemlidir. Bu çalışmada değişen sürelerde uygulanan farklı sıcaklıkların son dönem G. mellonella larva proteomunda neden olduğu değişimlerin tespiti amaçlanmıştır. Bu amaçla son dönem larvalar, farklı sıcaklılara (18 °C, 30 °C ve 37 °C) 24 ve 48 saat boyunca maruz bırakıldı. Larva proteinleri hemolenften ve larva dokularından ayrı ayrı izole edildi. TCA-aseton yöntemi ile toplanan proteinler 2D-PAGE ile ayrıldı. Aynı süre uygulanan 3 farklı sıcaklığın jel görüntüleri karşılaştırıldı ve karakteristik spotlar tespit edilip LC-MS/MS ile tanımlandı. Proteinlerin hücre içi konumları, yer aldığı biyolojik süreçler, birbirleri ile etkileşimleri ve metabolik yolaklara dağılımı çeşitli biyoinformatik araçlarla tespit edildi. Farklı sıcaklıkların 24 ve 48 saat uygulandığı gruplar için sırasıyla 132 ve 77 protein tanımlandı, 45 adet proteinin ise 24 ve 48 saatlik uygulamalar için ortak olduğu bulundu. Tanımlanan toplam 254 proteinden 79 tanesinin jeldeki olası konumu belirlendi. Proteinlerin büyük oranda sitoplazmik ve mitokondrial yerleşim gösterdiği tespit edildi. Tanımlanan G. mellonella proteinlerinin çoğu için herhangi bir biyolojik süreç belirlenemedi. Bu yüzden tanımlanan G. mellonella proteinlerine dizi benzerliği gösteren D. melanogaster ve B. mori proteinleri tespit edilip biyolojik süreçlere dağılımları yeniden incelendi. Yapılan bu değerlendirmelerde 24 saat uygulamalarında fagozom, endoplazmik retikulum ve karbon metabolizmasına ait proteinler tespit edilirken, 48 saat için TCA döngüsü, proteozom ve karbon metabolizması proteinleri belirlendi. Moleküller arası etkileşim ağları (STRING) da bu sonuçları destekledi. Yirmi dört saat sıcaklık uygulamalarına ait 34 proteinin çeşitli stres tiplerine karşı gösterilen hücresel tepki süreçlerinde, 8 proteinin ise ısı stresiyle ilişkili süreçlerde yer aldığı anlaşıldı. Diğer taraftan 48 saatlik uygulamada stresle ilgili 21 proteinden yalnızca 2'sinin doğrudan sıcaklık stresi ilgili olduğu tespit edildi. Ayrıca uygulama süresinin larva proteomunda değişiklikler meydana getirdiği, sıcaklık ve süre değişimlerinden en fazla etkilenen süreçlerin taşıma ve protein kontrol yolakları olduğu sonuçlarına ulaşıldı.

Abstract:
Temperature is an important factor affecting many metabolic processes of organisms. Therefore, understanding the metabolic and physiological effects of temperature is important for insect biology. This study aimed to determine effects of different times and temperatures on G. mellonella larvae proteome. For this purpose, the last instar larvae were exposed to different temperatures (18 °C, 30 °C and 37 °C) for 24 and 48 hours. Larvae were separated into hemolymph and other parts. Proteins were isolated by the TCA-acetone method and separated by 2D-PAGE. For each time, gels of 3 different temperature were compared and characteristic spots were detected and identified by LC-MS/MS. The intracellular location, the biological processes, interactions and distribution to metabolic pathways of the proteins were determined by various bioinformatics tools. For the groups in which different temperatures were applied for 24 and 48 hours, 132 and 77 proteins were identified, respectively, and 45 proteins were found to be common for 24- and 48-hour treatments. After determining the possible location of 79 of the 254 proteins identified in the gel, it was revealed that most of the proteins were in the cytoplasmic and mitochondrial regions. The biological process(s) in which many of the identified proteins are involved could not be detected. Therefore, D. melanogaster and B. mori counterparts of G. mellonella proteins were detected and placed into biological categories. Proteins belonging to phagosome, endoplasmic reticulum and carbon metabolism were detected in 24-hour treatments while proteins in 48-hour treatments took part in TCA cycle, proteosome and carbon metabolism. Also protein interaction networks (STRING) supported the results. Thirty-four proteins identified at the 24-hour treatments were involved in the cellular response to various types of stresses and 8 of which were related to heat stress. On the other hand, only 2 of the 21 stress-related proteins were directly related to heat stress for 48-hour treatments. In addition, it was concluded that temperature periods changed the larval proteome, and the most affected processes by temperature-time treatments were the transport and protein control pathways.