Kuraklık stresi altında karnitin teşvikli proteinlerin tanımlanması
Identification of carnitine induced proteins under drought stress
Yazar: BURCU ÇEBİ
Danışman: DOÇ. DR. HEDİYE SEKMEN ESEN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Bölümü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2014
Konu: Botanik = Botany
Dizin: Arabidopsis thaliana = Arabidopsis thaliana ; Karnitin = Carnitine ; Kuraklık stresi = Drought stress

Özet:
Kuraklık, bitki büyümesini ve gelişimini düzenleyen, bitki üretimini sınırlayan ve bitki türlerinin doğal yayılışını belirleyen en önemli çevresel faktörlerden birisidir. Bitkinin kuraklık stresine karşı verdiği yanıtlardan biri de protein-protein etkileşimlerindeki değişimlerdir. Ozmotik dengeleme ajanları olarak bilinen ozmoprotektanların (ozmolitler, uyumlu bileşikler) stres koşullarının proteinler üzerinde denatüre edici etkilerine karşı hücre zarlarını ve proteinleri stabilize ettiği bilinmektedir.
  Karnitinin hayvan hücrelerinde enerji metabolizması, stres toleransı ve detoksifikasyon gibi temel biyolojik süreçlerde yer aldığı bilinen, buna ek olarak bakterilerde de bir 'uyumlu bileşik' olarak yüksek seviyelerde biriktirilip soğuk veya tuzla indüklenen ozmotik stresle başa çıkmak için ozmolit olarak rol oynadığı bilinmektedir. Bitkilerde ise şu ana kadar bilinenler karnitinin yağ asidi metabolizması ile alakalı olduğudur ve bitkiye stres koşullarındaki etkisi aydınlatılmamıştır. Arabidopsis'de normal karnitin içeriğinin mikromolar konsantrasyonda olduğu bilinmesiyle birlikte ekzojen uygulamayla milimolar düzeyde konsantrasyonlarda biriktirilebildiği ve prolin ile benzer görev alıp ozmolit ve/veya antioksidan özellikler gösterebileceği önerilmiştir. Bitkiler aleminde prolin ve glisin betainde olduğu gibi karnitin akümülatörlerinin varlığı ihtimal dahilindedir. 
  Bu çalışmada Arabidopsis thaliana' nın yaban tip columbia (col-0) ekotipi kullanılarak kuraklığa ve karnitin uygulamasına bağlı protein profili değişiminin belirlenmesi amaçlanmıştır. Bağıl büyüme hızı, bağıl su içeriği, lipit peroksidasyonu ve H2O2 içeriği ile bitkide PEG kaynaklı kuraklık etmeninin ve ozmoprotektan olduğu düşünülen karnitinin oluşturduğu fizyolojik ve biyokimyasal değişimler tespit edilmiştir. Protein esaslı doğal stres tolerans mekanizmalarını keşfetmek amacıyla 2 gün boyunca PEG'e maruz bırakılan bitkilerden total proteinler elde edilmiştir. İki boyutlu poliakrilamit jel elektroforezinden oluşan proteomik uygulamasıyla belirli spotlar referans alınarak protein ifade farklılıkları tespit edilmiştir.

Abstract:
Drought is one of the major environmental stress factors which inhibit plant growth and yield all over the world. One of the plant response to drought  is protein-protein interactions. Osmoprotectants which are agents of osmotic adjusments stabilize proteins and cell membrane against denaturing effects of stress factors.
  Carnitine is one of the compatible solute which have roles in energy metabolism, stress tolerance and detoxification in animal cells. The accumulation of carnitine increased under cold and salt stress in bacterial cells. However, there is no study on the effects and roles of carnitine under stress conditions in plants. On the other hand, its role in fatty acid metobolism is rather well-studied and identifies in plants. Carnitine concentrations in the plant cells measured as micromolar level but if this concentration would be incresed wehereas carnitine was applied exogenously. This suggests that carnitine would be an osmolyte and could act as an antioxidant just like proline and glycine betaine. 
  In this study, the protein profile of  Arabidopsis thaliana wild type (Col.) was identified under both drought and carnitine applications. Growth rate, relative water content, lipid peroxidation, H2O2 content parameter were measured to evaluate the roles of carnitine in plants. 2-D electrophoresis was performed to changes in protein expressions under both stress and carnitine conditions.