Micromonospora craterilacus NA12 ve streptomyces SP. MK37H suşlarindan birlikte kültürleme yoluyla desferrioksamin biyosentezinin optimizasyonu
Optimization of desferrioxamine biosynthesis through co-culturing of micromonospora craterilacus NA12 and streptomyces SP. MK37H strains
Yazar: MÜCAHİT KAYA
Danışman: DOÇ. DR. HİLAL AY
Ondokuz Mayıs Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
İnsan vücudunda demir birikmesinin dokuda hasara neden olabilecek güçlü oksidan etkileri vardır. Aşırı miktarda demir birikmesi kalp, karaciğer, akciğer, beyin, kemik iliği ve endokrin organlarda çeşitli hastalıklar için elverişli bir ortam hazırlamaktadır. Vücutta biriken demir, desferrioksamin sayesinde demire şelasyon yaparak ya da bağlanarak vücuttan atılmasına yardım eder. Ülkemizde özellikle diyaliz hastalarının tedavisinde kullanılan Desferal®, Novartis Pharma AG (Basel, İsviçre) tarafından ticari olarak piyasaya sürülmüş desferrioksamin aktif maddesi içeren bir ilaçtır ve günümüzde yurt dışından ithal edilmektedir. Bu çalışma, yerli mikrobiyal kaynaklardan (Micromonospora craterilacus NA12, Streptomyces sp. MK37H) biyoinformatik analizler ile desferrioksamin biyosentetik gen kümesine sahip olduğu tespit edilen suşlardan siderofor üretiminin optimizasyonu amacıyla düzenlenmiştir. Araştırmada mikrobiyal kaynakların uygun ortamda aktifleşmeleri için GPHF, GYM, N-Z-Amine, TYG agar olmak üzere dört farklı besiyeri kullanılmıştır. Optimum gelişim gösterdikleri N-Z-Amine besiyerinde geliştirilen mikroorganizmalar desferrioksamin siderofor biyosentezi için farklı karbon kaynakları (glikoz, maltoz, sükroz ve nişaşta) kullanılarak hazırlanan LB ve TYG sıvı besiyerine inoküle edilip 28°C'de 7 gün çalkalamalı inkübatörde geliştirilmiştir. İnkübasyonun ardından santrifüj ile ayrılan kültür sıvısında siderofor varlığı sıvı CAS testi ile spektrometrik olarak (630 nm) yapılmıştır. Desferrioksamin standart olarak kullanılmakla birlikte % siderofor verimi hesaplanmıştır. En fazla siderofor üretimi gözlenen besiyeri temel alınarak suşların Nocardia sp. GTS18 izolatı ile birlikte kültür yoluyla siderofor üretiminin artırılması hedeflenmiştir. Araştırma süresince yapılan optimizasyonlar sonucunda Micromonospora craterilacus NA12 ve Streptomyces sp. MK37H'nin TYG sıvı besiyerinde LB besiyeri ile kıyaslandığında daha iyi üreme gösterdiği görülmüştür. Sonuç olarak birlikte kültürleme yolu ve TYG besiyerinde karbon kaynağı olarak nişasta kullanılması ile daha yüksek verimde desferrioksamin sideroforunun üretildiği sonucuna varılmıştır.

Abstract:
Iron accumulation in the human body has strong oxidant effects that can cause tissue damage. The excessive iron accumulation creates a favorable environment for various diseases in the heart, liver, lungs, brain, bone marrow, and endocrine organs. The iron accumulated in the body is removed by desferrioxamine from the body by chelating or binding to it. Desferal®, used especially in treating dialysis patients in our country, is a drug containing desferrioxamine active substance commercially released by Novartis Pharma AG (Basel, Switzerland) and is now imported from abroad. This study was designed to optimize siderophore production from strains with desferrioxamine biosynthetic gene clusters by bioinformatic analysis from native microbial sources (Micromonospora craterilacus NA12, Streptomyces sp. MK37H). In the study, four different media, GPHF, GYM, N-Z-Amine, and TYG agar, were used to activate microbial sources in the appropriate environment. Microorganisms developed in N-Z-Amine medium in which they show optimum growth were inoculated into LB and TYG broth prepared using different carbon sources (glucose, maltose, sucrose, and starch) for desferrioxamine siderophore biosynthesis and grown in a shaking incubator at 28°C for 7 days. After centrifugation of the culture broth, the presence of siderophores was shown spectrophotometrically (630 nm) following the liquid CAS assay. Desferrioxamine was used as a standard, and the % siderophore efficiency was calculated. Based on the medium with the highest production of siderophores, it was aimed to increase the production of siderophores by culturing the strains with Nocardia sp. GTS18. As a result of the optimizations made during the research, Micromonospora craterilacus NA12 and Streptomyces sp. MK37H showed better growth in TYG broth compared to the LB medium. It was concluded that a higher yield of desferrioxamine siderophore was obtained by co-culturing and using starch as a carbon source in a TYG medium.