Streptococcus Salivarius subsp. thermophilus'un CRISPR-Cas Tip II sisteminin tespiti ve tanımlaması
Detection and identification CRISPR-Cas Type II system of streptococcus Salivarius subsp. thermophilus
Yazar: BİLGE YILMAZ
Danışman: PROF. DR. REMZİYE YILMAZ
Hacettepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Gıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Gıda Mühendisliği = Food Engineering

Özet:
Laktik asit bakterileri (LAB), son ürün olarak laktik asit üretimi için karakterize edilen, fermente edici, aside toleranslı bakterilerin bir grubudur. Laktik asit bakterileri Gram pozitif koklar veya çubuklardır; mikro-aerofilik, aside toleranslı,  katalaz negatiftir, genellikle sporsuzdur, düşük guanin sitozin (GC) içeriğine sahip hareketsizdir. Starter kültür olarak gıda endüstrisinde sıklıkla kullanılan laktik asit bakterilerinden biri Streptokok cinsi Streptococcus salivarius subsp. thermophilus bakterisi yoğurt üretimi için tarih boyunca başlatıcı kültürün bir parçası olmuştur. 

Streptococcus salivarius subsp. thermophilus ile yapılan ticari fermantasyonlar, türe özgü faj enfeksiyonuna duyarlıdır. Bu mikroorganizmanın yer aldığı süt fermantasyonu sistemlerinin olası bir virülent fajla kontaminasyonu, ortamda bulunan starter kültürleri parçalayarak ürün kaybına neden olabilmektedir. Bu sebeple Streptococcus salivarius subsp. thermophilus'un bakteriyofaj direncinin oluşumunu ve tespiti amacıyla CRISPR-Cas sistemlerinin tespiti büyük önem taşımaktadır. CRISPR-Cas sistemleri, çoğu prokaryotta doğal bir bağışıklık sistemi görevi görmesinin yanı sıra, yeni geliştirilen genom modifikasyonları ve evrimsel araştırmalarda da bir araç olarak kullanılabilir. Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, CRISPR sistemlerinin incelenmesi ve uygulanması için önemli bir model organizmadır.

Bu çalışmada, öncelikle referans mikroorganizma olarak seçilen Streptococcus salivarius subsp. thermophilus ATCC 19258 suşunun CRISPR-Cas Tip II-A ve Tip II-C bölgelerine ait Cas9 ve Csn2 genlerinin in silico olarak belirlenmiştir. Daha sonra CRISPR-Cas Tip II-A bölgesine ait Cas9 ve Csn2 genlerine ve Tip II-C bölgesine ait Cas9 genine spesifik primer tasarımı yapılmıştır. Son aşamada ise Hacettepe Üniversitesi Gıda Mühendisliği Bölümü FoodOmics Laboratuvarı Kültür Koleksiyonu'nda bulunan Streptococcus salivarius subsp. thermophilus suşlarının CRISPR-Cas Tip II-A ve Tip II-C bölgelerinin tespiti amacıyla kalitatif qPCR uygulaması yapılarak CRISPR-Cas TİP II sisteminin tespiti ve tanımlaması tamamlanmıştır.

Abstract:
Lactic acid bacteria (LAB) are a group of bacteria characterized by their ability to produce lactic acid as the final product. They are fermentative, acid-tolerant bacteria. Lactic acid bacteria can be Gram-positive cocci or rods; they are microaerophilic, acid-tolerant, catalase-negative, generally non-spore-forming, and have low guanine-cytosine (GC) content. One of the lactic acid bacteria commonly used in the food industry as a starter culture is the Streptococcus genus, particularly the Streptococcus salivarius subsp. thermophilus bacterium, which has been a part of starter cultures for yogurt production throughout history.

Commercial fermentations with Streptococcus salivarius subsp. thermophilus are sensitive to specific phage infections. Contamination of milk fermentation systems containing this microorganism with a virulent phage can lead to product loss by breaking down the starter cultures present in the environment. Therefore, the detection of the bacteriophage resistance of Streptococcus salivarius subsp. thermophilus is of great importance for the formation and identification of CRISPR-Cas systems. CRISPR-Cas systems not only serve as a natural immune system in most prokaryotes but can also be used as a tool in newly developed genome modifications and evolutionary research. Streptococcus salivarius subsp. thermophilus is an important model organism for the study and implementation of CRISPR systems. 

In this study, the Cas9 and Csn2 genes of the CRISPR-Cas Type II-A and Type II-C regions of the selected reference microorganism Streptococcus salivarius subsp. thermophilus ATCC 19258 strain were determined in silico. Subsequently, specific primers for the Cas9 and Csn2 genes of the Type II-A region and the Cas9 gene of the Type II-C region were designed. In the final stage, a qualitative qPCR application was performed to detect the CRISPR-Cas Type II-A and Type II-C regions of Streptococcus salivarius subsp. thermophilus strains in the Hacettepe University Food Engineering Department FoodOmics Laboratory Culture Collection, completing the detection and characterization of the CRISPR-Cas Type II system.