Biyoaktif bakteriyel pigmentlerin izolasyonu, karakterizasyonu ve alternatif ilaç olarak uygulamaları
Isolation and characterization of bioactive bacterial pigments and their applications as alternative medicine
Yazar: MERVE TUNCA
Danışman: PROF. DR. BELMA ASLIM
Gazi Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Bu çalışmada, gıda, tekstil ve ilaç endüstrisinde, nörolojik hasara ve karsinojenik etkiye karşı koruyucu aktiviteye sahip olan, doğal gıda ve tekstil renklendiricisi veya nöral hasardan koruyucu/antikanser ajanı ilaç etken maddesi olarak kullanılabilecek bakteriyel kaynaklı pigment bulunması amaçlanmıştır. Bu kapsamda piyosiyanin üretimi için Pseudomonas aeruginosa MB713 suşu, prodigiosin üretimi için ise Serratia marcescens MB703 suşu kullanılmıştır. Suşların en iyi pigment üretme koşullarında pigment miktarları spektrofotometrik olarak belirlenmiştir. Pigmentlerin UV-Vis spektrofotometre, FT-IR ve GC-MS analizleri ile karakterizasyonu yapılmıştır. Pigmentler çözücü ekstraksiyonu yapılarak, kısmi olarak saflaştırılmış ve toz haline getirilmiştir. Pigmentlerin, SHSY-5Y insan nöroblastoma hücresinde canlılık üzerine etkileri, HT-29 insan kolon kanseri ve SK-MEL-30 insan melanoma hücrelerinde ise antiproliferatif etkileri MTT yöntemi ile belirlenmiştir. Pigmentlerin antioksidan etkileri SOD ve CAT aktivitelerine ve MDA miktarlarına göre ELISA ile ortaya konulmuştur. Ayrıca, in vitro ve hücre modelinde asetilkolinesteraz (AChE) inhibisyon etkileri Ellman yöntemine göre tespit edilmiştir. Suşların piyosiyanin üretimi 51 µg/mL iken, prodigiosin üretimi 72 µg/mL olarak tespit edilmiştir. Piyosiyanin ve prodigiosin pigmentlerinin SK-MEL-30 hücresinde IC50 değerleri sırasıyla 72 µM ve 70 µM olarak bulunmuştur. HT-29 hücrelerinde ise sadece prodigiosinin anlamlı antiprolieratif etki gösterdiği tespit edilmiştir (IC50 47 µM). Nöroblastoma hücresindeki AChE inhibisyon etkileri incelendiğinde, piyosiyanin 100 µM uygulamada  %40'a yakın inhibisyon gösterirken, prodigiosin hem in vitro hem de hücresel çalışmalarda inhibitörik etki göstermemiştir. Piyosiyanin ve prodigiosinin çok yüksek olmamakla birlikte, denenen tüm antioksidan parametreler üzerinde etkili olduğu ancak, piyosiyaninin daha fazla öne çıktığı görülmüştür. Bu sonuçlara göre, piyosiyanin pigmentinin antioksidan etkisi, SK-MEL-30 hücresinde antiprolieratif etkisi ve nöroblastom hücresinde nörodejeneratif hasara karşı koruyucu etkisinden dolayı piyosiyanin pigmentinin ilaç etken maddesi veya tekstilde deri kanserine gıdada ise Alzeimer gibi hastalıklara karşı koruyucu boyar madde olarak kullanımı öngörülebilir. Prodigiosin pigmenti ise HT-29 hücresinde gösterdiği antiproliferatif ve antioksidan etkiye göre ilaç etken maddesi veya kolon kanserine karşı koruyucu gıda boyar maddesi olarak kullanımı düşünülebilir.

Abstract:
Herein it was aimed to discover a pigment of bacterial origin with protective effects against neurological injury and carcinogenic actions, which may be used in food, textile, and drug industry as a natural food and textile colorizer or active ingredient of a neural protector/anticancer agent. In this context, Pseudomonas aeruginosa MB713 strain was used for pyocyanin production and Serratia marcescens MB703 strain for prodigiosin production. The strains' pigment amounts were determined spectrophotometrically under best pigment production conditions. The pigments' UV-Vis spectrophotometer, FT-IR, and GC-MS analyses and characterizations were performed. The pigments were partially purified and pulverized using solvent extraction. The pigments' effects on viability in SHSY-5Y human neuroblastoma cells and their antiproliferative effects in HT-29 human colon cancer and SK-MEL-30 human melanoma cells were determined using the MTT method. The pigments' antioxidant effects were determined with ELISA based on their SOD and CAT activities and MDA amounts. Additionally, their in vitro and cell model acetylcholinesterase (AChE) inhibitory effects were determined with the Ellman method. The strains' pyocyanin production was 51 µg/mL and prodigiosin production 71 µg/mL. Pyocyanin and prodigiosin pigments' IC50 values in SK-MEL-30 cell were 72 µM and 70 µM, respectively. In HT-29 cells only prodigiosin showed a significant antiproliferative action (IC50 47 µM). An analysis of their AChE inhibitory effects in neuroblastoma cell revealed that pyocyanin showed near 40% inhibition in 100 µM application whereas prodigiosin showed no inhibitory action both in vitro and in cellular studies. It was shown that pyocyanin and prodigiosin were effective, albeit not to a significant degree, on all studied antioxidant parameters, but pyocyanin had a more prominent effect. According to these results indicating pyocyanin's antioxidant effect, antiproliferative effect in the SK-MEL-30 cell, and protective effect against neurodegenerative injury in neuroblastoma cell, its use as an active drug ingredient or as a preservative colorant against skin cancer in textile industry and Alzheimer's disease in food industry may be suggested. Prodigiosin, on the other hand, may be used as an active drug ingredient or preservative food colorant against colon cancer as indicated by its antiproliferative and antioxidant effects in the HT-29 cell.