Patates böceği, leptinotarsa decemlineata, (Coleoptera: Chrysomelidae)'nın larva döneminde peritrofik matriks proteinlerinin belirlenmesi
Identification of larval peritrophic matrix proteins of colorado potato beetle, leptinotarsa decemlineata, (Coleoptera: chrysomelidae)
Yazar: EMRE CANER
Danışman: DOÇ. DR. UMUT TOPRAK
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Bitki Koruma Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Ziraat = Agriculture
Dizin: Leptinotarsa decemlineata = Leptinotarsa decemlineata ; Proteinler = Proteins

Özet:
Besin bütün canlılar için olduğu gibi böcekler için de vazgeçilmezdir. Böcek midesi sindirim işleminin gerçekleştiği temel kısım olmakla birlikte sindirim kanalı boyunca bir tüp şeklinde uzanan ve temelde kitin ve proteinden oluşan peritrofik matriks adı verilen yapıyı da içermektedir. Peritrofik matriks besin kaynaklı mekanik zararlanmalar, toksik madde geçişi ve patojen girişine karşı da mide epitel hücrelerini korumakta ve sindirim işlevini de koordine etmektedir. Peritrofik matriksin bu önemli fonksiyonlarının nasıl yerine getirdiğinin anlaşılabilmesi ve bu yapıyı hedefleyen mücadele stratejilerinin geliştirilebilmesi amacıyla yapısındaki proteinlerin belirlenmesi gerekmektedir. Ancak bugüne kadar yapılan çalışmaların dipter ve lepidopter modeller üzerinde gerçekleştirildiği görülmektedir. Mevcut çalışmada, dünyada oldukça önemli bir patates zararlısı olarak görülen patates böceği, Leptinotarsa decemlineata (Coleoptera: Chrysomelidae)'nın ilk defa larva döneminde tüm peritrofik matriks proteinleri sıvı kromatografisi-ardışıl kütle spektrometresi (LC-MS/MS) ile belirlenmiştir. Bu analizler, peritofinler (musin ve musin olmayanlar), kitin metabolizmasına ilişkin enzimler (kitinaz, kitin deasetilaz, N-asetilgalaktozaminidaz), sindirim enzimleri (proteazlar, lipazlar, glikozit hidrolazlar), detoksifikasyon ve strese ilişkin proteinler (oksidazlar, tiyol redüktazlar, esterazlar), taşıyıcı proteinler (ferritin, juvenil hormon bağlayan proteinler, böcek depo proteinleri), savunma peptitleri (repat, taumatin, peptidoglikan tanıyan protein), çeşitli fonksiyonlara sahip diğer proteinler ve ortoloğu ya da korunmuş rezidüleri olmayan belirsiz proteinler olmak üzere toplamda 138 proteinin varlığını ortaya koymuştur. Dünyada ilk kez bir coleopter böceğin tüm peritrofik matriks protein kompozisyonunu belirleyen bu çalışma, coleopter böceklerin peritrofik matriks kompozisyonunun dipter ve lepidopter peritrofik matrikslerinin kompozisyonlarından farklı olduğunu ortaya koymuştur.

Abstract:
Food is necessary for insects as in the case of all organisms. The insect midgut is the primary site of digestive processes and it contains a porous tube, the peritrophic matrix which is composed of chitin and proteins. Peritrophic matrix serves as a barier in protecting midgut epithelial cells against mechanical damages due to food, pathogen and toxic material entry, as well as it organizes the digestive processes. In order to understand how peritrophic matrix functioning and to develop a control strategy targeting this structure, It is necessary to determine the proteins associated with it. However, related studies have been conducted only in dipteran and lepidopteran systems. In this study, the entire larval peritrophic matrix protein suite of Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata (Coleoptera: Chrysomelidae), one of the most destructive pests of potatoes worldwide, has been determined the first time using liquid chromatography/tandem mass spectrometry (LC/MS/MS). These analyses revealed presence of 138 proteins classified as peritrophins (mucin and non-mucin), enzymes involved in chitin metabolism (chitinase, chitin deacetlyase, N-acetylgalactosaminidase), digestive enzymes (proteases, lipases, glycoside hydrolases), proteins related to detoxification and stress (oxidases, thiol reductases, esterases), transporters (ferritin, juvenile hormone binding protein, insect storage protein), defense proteins (repat, thaumatin, peptidoglycan recognition protein), several other proteins with various functions and 11 novel proteins without known orthologs and conserved residues. This study which reports the entire protein composition of a coleopteran peritrophic matrix also the first time indicated that coleopteran peritrophic matris protein composition differs than those of dipterans and lepidopterans.