Strigolakton biyosentezi ve DNA metilasyonu arasındaki ilişkinin incelenmesi
The investigation of interactions between strigolactone biosynthesis and DNA methylation
Yazar: UĞUR SAPMAZ
Danışman: PROF. DR. KEMAL MELİH TAŞKIN
Çanakkale Onsekiz Mart Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoloji = Biology
Dizin: Epigenetik = Epigenetic

Özet:
Strigolaktonlar (SL) sürgün ve köklerin dallanmasını düzenleyerek bitki mimarisini kontrol eden bitki hormonlarıdır. SL Arabidopsis thaliana bitkisinde bir beta-karoten izomeraz (D27), iki karotenoid cleaveage enzimi (MAX3, MAX4) ve bir sitokrom P450 monooxygenase enzimi (MAX1) sayesinde sentezlenmektedir. Son zamanlarda SL'ın biyosentezi, algılanması ve sinyal iletimi üzerine çalışmalar mevcut olsa da henüz bir hormon olarak biyosentezini kontrol eden epigenetik unsurlar bilinmemektedir. Epigenetik mekanizmalardan DNA metilasyonu, bir metil grubunun sitozin nükleotidine eklenmesi sonucunda meydana gelen kimyasal bir değişimdir. Bu çalışmada SL biyosentezi ve algılanmasında görevli genler ile DNA metilasyonu arasındaki ilişki genetik ve kimyasal süreçler ile araştırılmıştır. Çalışmada bir DNA Metilasyon inhibitörü sulfamethazine (SMZ) varlığında kültüre alınmış bitkilerde ve DNA metiltransferaz1 (MET1) mutantlarında SL biyosentezi, sinyal iletimi ve algılanmasında görevli genlerin ifadeleri gerçek zamanlı PZR tekniği ile analiz edilmiştir. Elde edilen sonuçlara göre, biyosentezden sorumlu genlerin (MAX3, MAX4 ve MAX1) bitki büyüme düzenleyicisi ve inhibitör ile muamele edilmemiş kontrol grubunda, bitki gelişimlerinin belirli bir evresinden sonra ifade olmaya başladığı görülmüştür. Bu genlerin SMZ içeren besin ortamlarında ve met1-3 mutant genotipe sahip bitkilerde ise ifadelerinin azaldığı tespit edilmiştir. Çalışmada, SL sinyal iletimi ve algılanmasında görevli genlerin DNA metilasyonundan etkilendiği bulunmuştur. Bu sonuçlar, epigenetik süreçlerin SL biyosentezinde görevli olan MAX3, MAX4 ve MAX1 genlerini direkt ya da dolaylı yollardan kontrol edebileceğine dair kanıtları işaret etmiştir.

Abstract:
Strigolactones (SLs) are the plant hormones that control plant architecture by regulating shoot and root branching. The biosynthesis of SL is involved a beta-carotene isomerase (D27), two carotenoid cleaveage enzymes (MAX3, MAX4) and a cytochrome P450 monooxygenase enzyme (MAX1). Although the recent studies on SL have been focused on the biosynthesis, perception and signal transduction, the epigenetic control mechanisms are not known yet. DNA methylation as an epigenetic process is a chemical modification of DNA by the addition of a methyl group to the cytosine nucleotide. In this study, the relationship between DNA methylation and expression levels of genes involved in SL biosynthesis, perception and signaling were investigated by genetic and chemical procedures.  In the study, the expression levels of genes were investigated using real time PCR in tissue samples collected from Arabidopsis thaliana DNA methyltransferase1 (met1) mutants, control groups and plants in presence of sulfamethazine (a DNA methylation inhibitor) (SMZ). According to our results, the expression levels of biosynthetic genes (MAX3, MAX4 and MAX1) were found to increase after the specific developmental stage in the control plants treated with no plant growth regulator or inhibitor. Th expression levels of these genes were determined to decrease in plants treated with SMZ and met1-3 mutants. We also found that the expression levels of genes involved in signaling and perception did not affect from DNA methylation. However, the expression levels of genes involved in biosynthesis were found to be low in plants treated with SMZ and met1 mutants. These results suggest evidence for an epigenetic mechanism that can directly or indirectly control the MAX3, MAX4 and MAX1 genes involved in SL biosynthesis.