Karasal aktinomisetlerde yeni ilaç adaylarınıın kimyasal ve genomik olarak taranması
Screening of novel drug candidates in terestrial actinomycetes by using chemical and genomic tools
Yazar: EKREM KUM
Danışman: PROF. DR. EBRU İNCE
Dicle Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2019
Konu: Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Karasal aktinomisetler yeni biyoaktif bileşiklerin keşfi için önemli kaynaklardan biridir. Bu çalışmada, izolasyonu ve teşhisi daha önce yapılmış olan lokal Strepromyces izolatlarının biyoaktif doğal ürün üretme kapasitelerini bulmak için genomik ve metabolomik yaklaşımlar kullanıldı. 6 Streptomyces izolatı (AA50, AS41, BA2, BS40, CA17 ve CAH29) modifiye edilen üç farklı besiyerinde üretildi ve metabolitler farklı çözücüler kullanılarak ekstrakte edildi. Bu metabolitlerin patojen bakteriler ve C. albicans'a karşı antimikrobiyal aktiviteleri saptandı. Mikrobiyal organik ekstraktların denenen tüm test organizmalarına karşı yüksek oranda antimikrobiyal aktivite gösterdiği tespit edildi. Geniş spektrum ve yüksek zon çapı açısından en iyi aktiviteye GYM besiyerinde üretilen izolatların ekstraktlarında rastlandı. Streptomyces'ların ürettikleri metabolitlerin analizi için sıvı kromatografisi-ikili kütle spektroskopisi (LC-MS/MS) kullanıldı. İzolatların üretmiş oldukları metabolitlerin kimyasal özellikleri ve ilişkili oldukları metabolik yolakların tespit edilmesiyle, bu metabolitlerin dereplikasyonu ve kesin olmayan identifikasyonları değerlendirildi. Dereplikasyon analizleri sonucunda; lyngbyatoxin A, aktinomycin D, enterocin, alteramide B, malyngamide K ve bouillonamide B gibi önemli biyoaktif doğal ürünlerin varlığı ortaya kondu. Genom analizi ile Streptomyces sp. BA2 genomunda; poliketid sentaz (PKS), ribosomal olmayan peptid sentetaz (NRPS), terpen, ektoin, indol, lantibiyotik ve sideroforlar gibi farklı doğal ürünleri sentezleyebilme potansiyeline sahip ve kaydadeğer çeşitlilikte biyosentetik gen kümeleri tespit edildi. Daha da önemlisi, glikogenomik stratejisi kullanılarak, Streptomyces sp. BA2'nin kültür ortamında yeni bir glikolize bileşiğe ve bu bileşiğin sentezinden sorumlu olduğu düşünülen PKS-II bütirilakton gen kümesine ulaşıldı.

Abstract:
Terrestrial actinomycetes are an important source to discovery novel bioactive compounds. In this study, the previously isolated and identified rhizosphere Streptomyces strains were screened to explore the bioactive natural product capacity by using genomics and metabolomics approaches. The six Streptomyces strains (AA50, AS41, BA2, BS40, CA17 and CAH29) were cultivated in three modified culture media and metabolites were extracted by using different organic solvents. The antimicrobial activity was determined against to pathogen bacteria and C. albicans. The microbial organic extracts had high antibacterial activities against to all tested microbes. The highest antimicrobial activity in terms of high zone diameter and wide spectrum was obtained from culture extracts of GYM medium for all organisms. Metabolic profiling was performed by a non-targeted LC-MS/MS approach. Dereplication and tentative identification of natural products were evaluated for common chemical properties and their associated pathways. Significant bioactive natural products such as lyngbyatoxin A, actinomycin D, enterocin, alteramide B, malyngamide K and bouillonamide B were determined. The genome of Streptomyces sp. BA2 was prospected in search of biosynthetic gene clusters including polyketide synthase (PKS), nonribosomal peptide synthetase (NPRS), terpene, ectoin, indole, lantibiotics, and siderophores. It has been determined the considerable diversity of natural product biosynthetic gene clusters in its genome. More importantly, according to the glycogenomics study, an unknown glycosylated compound associated with a PKS-II butyrolactone gene cluster was established through chemical and genomic analyses.