Mikroalg ekstraktlarının bazı balık patojenleri üzerine biyofilm ve çevreyi algılama sistemi inhibisyon özelliklerinin belirlenmesi
Determination of biofilm and quorum sensing inhibition characteristics of microalgal extracts on some fish pathogens
Yazar: HASAN EMRE YILMAZ
Danışman: DOÇ. DR. İFAKAT TÜLAY ÇAĞATAY
Akdeniz Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Ürünleri Temel Bilimleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology ; Su Ürünleri = Aquatic Products

Özet:
Su ürünleri yetiştiricilik sektöründe, üretim sistemleri içerisindeki hastalıkla ilişkili bakterilerin kontrol altında tutulması oldukça önemlidir. Bakteriyel hastalıkların kontrol edilememesi ciddi ve büyük ekonomik kayıplara neden olabilmektedir.
Günümüzde bakteriyel balık hastalıklarının tedavisinde antibiyotikler oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Antibiyotiklerin aşırı ve rutin kullanımı sonucu açığa çıkan antibiyotik direnci hastalıkların tedavisini zorlaştırmaktadır. Bu durumun önüne geçebilmek için yeni ve alternatif yöntemlerin geliştirilmesi gerekmektedir. Bakteriyel çevreyi algılama sisteminin (quorum sensing-QS) ve biyofilm oluşumunun engellenmesi son yıllarda üzerine çalışmalar yapılan alternatif bir tedavi yöntemi olarak karşımıza çıkmaktadır. Böylece patojeniteyi büyük oranda tetikleyen ve etki gücünü artıran mekanizmalar inhibe edilerek hastalıkların önüne geçilebilmektedir.
Bu çalışma kapsamında bir siyanobakteri türü olan Arthrospira platensis ve mikroalg Nannochloropsis sp.'in dört farklı çözücü (metanol, etanol, kloroform ve su) kullanılarak ekstraksiyonları gerçekleştirilmiştir. Elde edilen ekstraktların balık patojenlerinden Lactococcus garvieae, Aeromonas hydrophila ve Yersinia ruckeri üzerine olan biyofilm inhibisyonu (antibiyofilm) ve çevreyi algılama sistemi inhibisyonu (anti quorum sensing) özellikleri araştırılmıştır. 
Yapılan tez çalışması sonucunda en güçlü antibakteriyel etki gösteren ekstraktlar Nannochloropsis sp. kloroform (256-512 µg/mL), A. platensis kloroform (512-1024 µg/mL) ve A. platensis metanol (512-2048 µg/mL) ekstraktları olarak belirlenmiştir. Çalışmada kullanılan bakterilerin oluşturduğu biyofilm yapısını en fazla inhibe eden ekstraktlar kloroform ekstratkları (128-4096 µg/mL arası denenen tüm konsantrasyonlarda) olarak belirlenmiştir. Bakterilerin hücre yüzey hidrofobikliğini en çok azaltan ekstratklar yine kloroform ekstraktları (128-4096 µg/mL arası denenen tüm konsantrasyonlarda) olmuştur. Bakteriler tarafından üretilen ekzopolisakkaritlerin degredasyonu analizinde en etkili ekstratkların Nannochloropsis sp. etanol (2048 µg/mL) ve Nannochloropsis sp. metanol (2048 µg/mL) ekstraktları olduğu görülmüştür. Cam yüzeyinde oluşturulan biyofilm yapılarını en fazla inhibe eden ekstratklar Nannochloropsis sp. kloroform (128-256 µg/mL), Nannochloropsis sp metanol (2048 µg/mL) ve Nannochloropsis sp etanol (2048 µg/mL) ekstraktları olarak belirlenmiştir. Biyofilm sökülmesinin ışık mikroskobu ile görüntülenmesi analizlerinde olgun biyofilm yapısı üzerine en etkili olan ekstraktlar kloroform (128-512 µg/mL) ve metanol (512-2048 µg/mL) ekstrakları olmuştur. QS moleküllerinin inhibisyonu çalışmalarında Chromobacterium violaceum'un (ATCC 12472) üretmiş olduğu violacein pigmentini inhibe eden en etkili ekstratklar etanol (1024-2048 µg/mL), metanol (1024-2048 µg/mL) ve su (1024-4096 µg/mL) ekstraktları olmuştur. Agrobacterium tumefaciens'in (NT1) kullanıldığı çalışmada ise QS moleküllerini en fazla inhibe eden ekstraktlar etanol (1024-4096 µg/mL) ve kloroform (64-512 µg/mL) ekstraktları olarak belirlenmiştir.
Sonuç olarak bu tez çalışmasında elde edilen ekstraktların antibakteriyel, antibiyofilm ve QS inhibisyonu özellikleri olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In aquaculture, it is very important to keep the bacterial flora associated with the disease in production systems under control. As a result of the failure to control the bacterial flora, diseases that cause serious and great economic losses may occur.
Today, antibiotics are widely used in the treatment of fish diseases. Antibiotic resistance, which emerges as a result of excessive and routine use of antibiotics, complicates the treatment of diseases. In order to prevent this situation, it is necessary to develop new and alternative methods. Inhibition of the bacterial quorum sensing and biofilm formation has emerged as an alternative treatment method that has been studied in recent years. Thus, diseases can be prevented by inhibiting the mechanisms that greatly trigger pathogenicity and increase the potency.
In this study, extraction was carried out using four different solvents (methanol, ethanol, chloroform and water) from Arthrospira platensis cyanobacteria and Nannochloropsis sp. microalgae. Biofilm inhibition (antibiofilm) and quorum sensing inhibition (anti quorum sensing) properties of the extracts on Lactococcus garvieae, Aeromonas hydrophila and Yersinia ruckeri fish pathogens were investigated.
As a result of the thesis study, the extracts with the strongest antibacterial effect were determined as Nannochloropsis sp. chloroform (256-512 µg/mL), A. platensis chloroform (512-1024 µg/mL) and A. platensis methanol (512-2048 µg/mL) extracts. The extracts that the most inhibited the biofilm structure formed by the bacteria were determined as chloroform extracts (at all concentrations tested between 128-4096 µg/mL). The extracts that reduced the cell surface hydrophobicity of the bacteria the most were chloroform (at all concentrations tested between 128-4096 µg/mL) extracts. Nannochloropsis sp. ethanol (2048 µg/mL) and Nannochloropsis sp. methanol (2048 µg/mL) extracts were found to be the most effective extracts in the analysis of exopolysaccharides degradation produced by bacteria. Nannochloropsis sp. chloroform (128-256 µg/mL), Nannochloropsis sp. methanol (2048 µg/mL) and Nannochloropsis sp. ethanol (2048 µg/mL) extracts were determined as the extracts that inhibited the biofilm structures formed on the glass surface the most. The extracts that have been most effective on mature biofilm structure in the analysis of biofilm eradication are chloroform extracts (128-512 µg/mL) and methanol extracts (512-2048 µg/mL) when viewed under a light microscope. In the inhibition studies of QS molecules, the most effective extracts inhibiting violacein pigment produced by Chromobacterium violaceum (ATCC 12472) were ethanol (1024-2048 µg/mL), methanol (1024-2048 µg/mL) and water (1024-4096 µg/mL) extracts. In the study using Agrobacterium tumefaciens (NT1), it was determined that the extracts with the highest inhibition of QS molecules were ethanol (1024-4096 µg/mL) and chloroform (64-512 µg/mL) extracts.
As a result, it was determined that the extracts obtained in this thesis study had antibacterial, antibiofilm and QS inhibition activities.