Bacillus licheniformis EY2 ile koyun yününden hazırlanan protein hidrolizatının biyoteknolojik potansiyelinin araştırılması
Investigation of biotechnological potential of protein hydrolysate prepared from sheep wool using Bacillus licheniformis EY2
Yazar: ELANUR TUYSUZ
Danışman: DOÇ. DR. HAKAN ÖZKAN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Gen Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2020
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Bu tez çalışmasında; öncelikle yün degrade edebilen, keratinaz enzim aktivitesine sahip 48 adet bakteri izolasyonu gerçekleştirildi. Bu bakteriler arasında en yüksek keratinaz aktivitesi gösteren ve maksimum seviyede yün parçalama potansiyeline sahip olan EY2 kodlu izolat Bacillus licheniformis (Gen Bank No: MN809476) olarak tespit edildi. Daha sonra bu izolat kullanılarak koyun yününden protein hidrolizatı hazırlamak için kültür şartlarının optimizasyonu gerçekleştiridi. Yün protein hidrolizatı için elde edilen optimum pH, sıcaklık ve inkübasyon süresi değerleri sırasıyla 7, 55°C ve 6 gün olarak belirlendi. Hidrolizat eldesi için KH2PO4, MgSO4 ve NaCI'nin optimum konsantrasyonlarının, sırasıyla; 1,5, 0.5, 2 g/l olduğu tespit edildi. Optimum koşullar altında üretilen hidrolizatın; antioksidan, antimikrobiyal ve antikanserojen özellikleri araştırıldı. Deneyler sonucunda yün hidrolizatının antioksidan ve antimikrobiyal etkisinin olmadığı görüldü. Hidrolizatın antikanserojen özelliğinin araştırılması için insan kolon kanser hücreleri (HT-29, Caco-2), insan prostat kanser hücreleri (DU-145) ve insan akciğer kanser hücreleri (A-549) kullanıldı. HT-29 hücrelerinde; 1,00 mg/ml ve 1,25 mg/ml, DU-145 hücrelerinde; 2,5 mg/ml, A-549 hücrelerinde ise 0,01 mg/ml konsantrasyonlarında verilen hidrolizatın, bahsedilen kanser hücreleri üzerinde yüksek sitotoksik etki gösterdiği, Caco-2 hücreleri üzerinde ise herhangi bir sitotoksik etki göstermediği gözlemlendi. Çalışmada ayrıca, hazırlanan peptonun çeşitli test mikroorganizmaları için pepton kaynağı olarak kullanılabilme potansiyeli araştırıldı. E. coli (1,4 g/l) ve A. niger (8 g/l) için maksimum hücre konsantrasyonlarına yün protein hidrolizatlı ortamda ulaşılırken, S. cerevisiae için maksimum hücre konsantrasyonuna (2,4 g/l) ticari tripton pepton ortamında ulaşıldı. Sonuç olarak, bu tez çalışmasında lokal olarak izole edilen Bacillus licheniformis EY2 bakterisi ile koyun yünlerinden biyoteknolojik önemi olan bir protein hidrolizatının hazırlanabileceği gösterilmiştir.

Abstract:
In this thesis study; 48 bacteria capable of degrading wool and having keratinase enzyme activity were firstly isolated. Among these bacteria, the isolate EY2 having the highest keratinase activity and maximum wool degradation potential was identified as Bacillus licheniformis (Gen Bank No: MN809476). The culture conditions were then optimized to prepare protein hydrolyzate from sheep wool using this isolate. The optimum pH, temperature and incubation time values for prepration of protein hydrolyzate from sheep wool were determined as 7, 55, C and 6 days, respectively. Optimum concentrations of KH2PO4, MgSO4 and NaCl were found to be 1.5, 0.5, 2 g / l, respectively.
Antioxidant, antimicrobial and anticancer properties of the hydrolyzate produced under optimum conditions were investigated. As a result of the experiments, it was found that wool hydrolyzate had no antioxidant and antimicrobial effect. Human colon cancer cells (HT-29, Caco-2), human prostate cancer cells (DU-145) and human lung cancer cells (A-549) were used to investigate the anticancer properties of the hydrolysate. It was observed that hydrolysate concentrations of 1,00 mg/ml and 1,5 mg/ml in HT-29 cells, 2,5 mg/ml in DU-145 cells and 0,01 mg/ml in A-549 cells were highly cytotoxic on mentioned cancer cells and there was no effect on Caco-2 cells. The study also investigated the potential of the hydrolysate as a peptone source for various test microorganisms. The maximum biomass concentrations for E. coli (1.4 g / l) and A. niger (8 g / l) were reached in the wool protein hydrolysate medium, while the maximum cell concentration (2.4 g / l) for S. cerevisiae was in commercial tryptone peptone medium. As a consequence, in this thesis study, it was shown that a protein hydrolysate which have biotechnological importance can be prepared from sheep's wool by using locally isolated bacteria of Bacillus licheniformis EY2.