Omurgasızlarda yeni bulunan ATP bağımlı DNA Ligaz II ((LİGII) alt-ailesinin ilk üyesi tetrahymena thermophila TtLigII-1 enziminin hücresel görevinin tanımlanması
Identification of the cellular role of the Tetrahymena thermophila  TtLigII-1 enzyme that the first member of the newly defined ATP-dependent DNA Ligase II ((LİGII) subfamily in invertebrates
Yazar: NURÇİN KÜÇÜKOĞLU
Danışman: PROF. DR. MUHİTTİN ARSLANYOLU
Eskişehir Teknik Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Moleküler Biyoloji Ana Bilim Dalı / Biyoloji Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology ; Zooloji = Zoology
Dizin: DNA hasarı = DNA damage ; DNA onarım kalitesi = DNA repair quality ; Mitokondriyal DNA = Mitochondrial DNA ; Rekombinant DNA teknolojisi = Recombinant DNA technology

Özet:
Genomların korunması, tamiri ve genetik çeşitliliğinde DNA Ligaz enzimleri görev alır. Omurgalı canlılarda ATP bağımlı DNA Ligaz I, III ve IV bulunurken mitokondriyal genom replikasyonu ve tamirinde görev alan Ligaz III omurgasız ökaryotlarda bulunmaz. Omurgasız ökaryot grubunda yer alan tek hücreli ve silli bir model organizma olan  Tetrahymena thermophila kalıtımsal ve yaşamsal olayları yöneten mikroçekirdek (MİK) ve makroçekirdeğe (MAK) ile mitokondriyal genoma sahiptir. Eşeyli üremede yoğun genom düzenlenmesi ile MİK'den MAK oluşur. T. thermophila genomunda iki Ligaz I, bir Ligaz IV ile bir de hipotetik Ligaz geni bulunur. Bu tez kapsamında; hipotetik Ligaz geninin in silico, in vivo ve in vitro yöntemlerle ligasyon kabiliyeti, çekirdekte genom düzenlenmesi ile mitokondriyal genomun replikasyon ve tamirindeki olası görevlerinin araştırılması amaçlanmıştır. Filogenetik ağaç analizi; sadece omurgasız ökaryotik canlılarda bulunan bu çalışma ile Ligaz II adı verilen yeni bir ligaz alt ailesinin varlığını ve bu hipotetik ligaz enziminin (TtLigII) bu ailt ailenin üyesi olduğunu ortaya koymuştur.  T. thermophila'da rekombinant üretilerek saflaştırılan TtLigII-6xHis enzimi in vitro DNA ligaz aktivite reaksiyonunda, yapışkan uçlu DNA parçalarını birleştirme aktivitesine sahiptir. TtLigII-sfGFP füzyon proteini mitokondrilerde ve konjugatif hücrelerin MİK ve MAK'larına lokalize olmuştur. Bu tez çalışması ile ökaryotik ATP bağımlı DNA Ligaz ailesinin LigI, LigIII ve LigIV alt aileleri yanında LigII alt ailesine de sahip olduğu; ilk üye TtLigII'nin ise çekirdek ile mitokondrilerde DNA tamirinde görev alabileceği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
DNA ligase enzymes are involved in the protection, repair and genetic diversity of genomes. While ATP-dependent DNA Ligase I, III and IV are found in vertebrates, Ligase III, which is involved in mitochondrial genome replication and repair, is not found in invertebrate eukaryotes. Single-celled ciliated Tetrahymena thermophila, which is under the invertebrate eukaryotes, has a genome of mitochondria, micronucleus (MIC) and macronucleus (MAK) that direct hereditary and somatic events. In sexual reproduction, MAK is formed from MIC by intense genome editing. T. thermophila genome contains two Lig I, one Lig IV and one hypothetical Ligase gene. Within the scope of this thesis; it is aimed to investigate with in silico, in vivo and in vitro methods whether the hypothetical Ligase gene has ligase activity, and whether it can take part in nuclear and mitochondrial genome repair as well as replication. Maximum likelihood phylogenetic tree analysis revealed that this hypothetical ligase enzyme (TtLigII) is actually a member of a new ligase subfamily called Ligase II, which is only found in invertebrate eukaryotic organisms. TtLigII-6xHis enzyme, which was produced recombinantly in T. thermophila and purified affinitically, has the repair activity of phosphodiester nicks in dsDNA fragments showed by ligating these fragments in in vitro DNA ligase activity reaction. TtLigII-sfGFP was localized into mitochondria, MIC and developing MAC in conjugation. This thesis study concluded that the eukaryotic ATP-dependent DNA Ligase family has a new subfamily called LigII next to the well studied LigI, LigIII and LigIV subfamilies and that its first member, TtLigII, could possibly take role in the repair of nuclei and mitochondria dsDNA nicks.