Termofilik alfa-glukuronidaz enziminin rekombinant protein olarak ifadesi ve enzimatik karakterizasyonu
Expression of thermophilic alpha-glucuronidase enzyme as recombinant protein and its enzymatic characterization
Yazar: HİLAL TAŞDEMİR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ YUNUS ENSARİ
Kafkas Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyomühendislik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2022
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyomühendislik = Bioengineering ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Alfa-glukuronidaz = Alpha-glucuronidase ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Enzim aktivitesi = Enzyme activity ; Lignoselülozik yapı = Lignocellulosic structure ; Mikrobiyal enzimler = Microbial enzymes ; Rekombinant DNA teknolojisi = Recombinant DNA technology

Özet:
Küresel ekonominin önemli kaynaklarından olan fosil yakıtlar sera gazı emisyonuna ve çevre kirliliğine sebep olmaktadır. Ayrıca artan küresel nüfusun ihtiyaçları ve endüstriyel üretimden doğan çevre sorunları alternatif bir çözüm arayışına neden olmuştur. Bu problemlerin çözümünde fosil yakıtlara alternatif olarak lignosellülozik biyokütle gelmektedir. Bitkilerden elde edilen lignosellülozik biyokütlenin yapısında selüloz, hemiselüloz ve lignin bulunmaktadır. Lignosellülozik biyokütle enzimatik ön işlemle alt birimlerine parçalanmaktadır. Hemiselüloz yapının degredasyonunda endüstriyel öneme sahip aksesuar enzimler görev almaktadır. Hemiselüloz degredasyonunda rol alan enzimlerden biri de α-glukuronidaz enzimidir. 
Bu tez çalışmasında termofilik bir bakteri olan Geobacillus kaustophilus genomunda bulunan α–glukuronidaz enzimi rekombinant DNA teknolojisi kullanılarak pQE30 ifade vektörüne klonlanmış ve ardından Escherichia coli'de heterolog ifadesi gerçekleştirilmiştir. Heterolog ifadesi gerçekleştirilen α–glukuronidaz enziminin biyokimyasal karakterizasyonunu gerçekleştirmek için enzimin optimum sıcaklığı, optimum pH değeri, aktivitesinin en yüksek olduğu tampon çözelti belirlenmiştir ve son olarak çeşitli kimyasalların enzim aktivitesine olan etkileri incelenmiştir. Sonuç olarak bu tez çalışmasında lignoselülozik biyokütlenin enzimatik hidrolizinde kullanılmak üzere yeni bir termofilik α–glukuronidaz enzim adayı rekombinant olarak üretilmiş ve başarılı bir şekilde karakterize edilmiştir.

Abstract:
Fossil fuels, which are important sources of the global economy, cause greenhouse gas emissions and increase environmental pollution. Furthermore, the demands of an expanding global population, as well as environmental issues associated with industrial production, prompted the search for alternative alternatives. The lignocellulosic biomass shows up as an alternative to fossil fuels in the solution of these problems. The lignocellulosic biomass, obtained from plants, contains cellulose, hemicellulose, and lignin. The lignocellulosic biomass is broken down into sub-units by the enzymatic pretreatment. Industrially important accessory enzymes take roles in the breakdown of the hemicellulosic structure. One of the enzymes playing a part in the degradation of hemicellulose is α-glucuronidase.
In this study, the  α–glucuronidase enzyme, which is found in the genome of Geobacillus kaustophilus - a thermophilic bacterium -, was cloned into pQE30 expression vector through recombinant DNA technology and expressed heterologously in Escherichia coli. Later on, optimum temperature, pH and buffer solution was determined for biochemical characterization of the  α–glucuronidase. Additionally, effects of some chemicals on the enzyme activity were also investigated. In conclusion, a novel thermophilic α–glucuronidase enzyme was produced as recombinant enzyme in order to use in the ezymatic hydrolysis of lignocellulosic biomass.