Mikrobiyal lipitlerin ve pigmentlerin sentezi üzerine quarum sensing moleküllerinin etkisi
The effect of quarum sensing molecules on synthesis of microbial lipids and pigments
Yazar: MUHAMMET ENES KIZILER
Danışman: PROF. DR. MESUT TAŞKIN
Atatürk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2021
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology

Özet:
Amaç: Mevcut çalışma Quorum Sensin Molekülü olarak bilinen Tyrosol yada Farnesolün Rhodotorula glutinis ATCC (15125)' de lipit ve karoten sentezini, Serratia marcencens de ise prodigioin sentezi üzerine etkilerinin ortaya çıkartmak için gerçekleştirilmiştir.
Materyal ve Metot: Deneyler sırasında, sıvı formadaki farnesol ve katı formdaki tyrosol kültüre inkübasyonun 1. gününde (inokulasyonundan hemen sonra) ya da 3. günün başlangıcında (49.saat) doğrudan eklendi. Kültürdeki hücre büyümesi, lipit veya pigment sentezi 5 günlük inkübasyon süresi sonunda analiz edildi. Üretim deneyleri sıvı besiyerinin (R. glutinis ve S. marcencens için sırasıyla patates dekstroz broth ve nutrient broth) 100 ml' sini içeren 250 ml' lik erlenmeyer flask' lar içerisinde gerçekeleştirildi. Hücre büümesi kuru ağırlığa göre belirlendi. Lipit ekstraksiyonu için kroloform: metanol (2:1) metodu, pigment ekstraksiyonu için aseton çözücüsü kullanıldı.
Bulgular: Kültüre 1. ya da 3. günün başlangıcında eklenen Farnesolün (2-16 µg/lt) hiçbir konsantrasyonu R. glutinis'de lipit sentezi üzerinde etki göstermedi. Benzer şekilde, kültüre birinci günde eklenen farnesolün hiçbir konsantrasyonu karotenoid sentezini etkilemedi. Tam tersine, kültüre 3. günün başlangıcında eklenen farnesolün bütün konsantrasyonları kontrole oranla R. glutinis'de karotenoid sentezini azalttı. Tyrosol (2-16 mg/l), 1. günde kültüre eklendiğinde lipid sentezini fazla etkilemedi, ancak 3. günde kültüre eklendiğinde lipid sentezini azalttı. 3. günde kültüre eklenen tyrosol'ün tüm konsantrasyonları (2-16 µl/l), kontrole kıyasla R. glutinis'te karotenoid sentezini arttırdı ve karotenoid üretiminde maksimum artış (2,13 kat) 4 mg/lt' lik tyrosol konsantrasyonunda gözlendi. Tyrosol' ün düşük (2-16 mg/lt) ve yüksek konsantrasyonları (75-600 mg/lt) kültüre 1. veya 3. gün eklendiğinde Serratia marcencens'te hücre büyümesini ve prodigiosin sentezini etkilemedi. Tam tersine, farnesolün hem düşük (2-16 µl/l) hemde yüksek (50-800 µl/l) konsantrasyonları kontrole göre prodigiosin sentezini arttırdı ve prodigiosin sentezindeki maksimum artış (yaklaşık 5 kat) 200 µl/l farnesol kültüre 3. günün başında eklendiğinde başarıldı.
Sonuç: Quorum Sensing Moleküllerinden olan tyrosol'ün Rhodotorula glutinis'de karoten, Farnesol'ün ise Serratia marcencens'de prodigiosin sentezini artırdığı belirlendi.
Anahtar Kelimeler: Karoten, Mikrobiyal Lipit, Prodigiosin, Quorum Sensing Molekülleri

Abstract:
Aim: The current study was performed to elucidate effects of tyrosol and farnesol, known as Quorum Sensing Molecules, on lipid and carotene synthesis in Rhodotorula glutinis ATCC (15125) and prodigioin synthesis in Serratia marcencens.
Material and method: During the experiments, farnesole in liquid form or tyrosol in solid form were added directly to the culture medium at the beginning of 1st (after inoculation) or 3rd day (49th h) of incubation. Cell growth, lipid or pigment synthesis in culture was analyzed at the end of the 5-day incubation period. The production experiments were performed in 250 mL flasks containing 100 mL of broth medium (potato dextrose broth and nutrient broth media for Rhodotorula glutinis and Serratia marcencens, respectively).  Cell growth was determined to according to dry cell weight. Chloroform: methanol (2:1) method was used for lipid extraction and acetone solvent for pigment extraction.
Results: No concentration of Farnesol (2-16 μl/l) added to the culture at the beginning of 1st or 3rd day showed no effect on lipid synthesis in R. glutinis.  Similarly, no concentration of farnesol added to the culture on day 1 affected carotenoid synthesis. In contrast, when farnesol was added to the culture on day 3, its all concentrations decreased carotenoid synthesis in R. glutinis compared to control. Tyrosol (2-16 mg/l) did not affect lipid synthesis much when added to the culture on day 1, but it reduced lipid synthesis when added in the culture day 3. All concentrations (2-16 μl/l) of tyrosol added to the culture on the 3rd day increased carotenoid synthesis in R. glutinis compared to the control, and the maximum increase in carotenoid production (2.13 fold) was observed at 4 mg/lt tyrosol concentration. Neither low (2-16 mg/lt) nor high concentrations (75-600 mg/lt) of tyrosol affect cell growth and prodigiosin synthesis in Serratia marcencens compared to control, when added the culture day 1 or 3. Conversely, both low (2-16 μl/l) and high (50-800 μl/l) concentrations of farnesol increased prodigiosin synthesis compared to the control, and the maximum increase (5-fold) in prodigiosin synthesis was achieved when 200 μl/l farnesol was added into the culture at the beginning of day 3.
Conclusion: It was determined that tyrosol, one of the Quorum Sensing Molecules, increased carotene synthesis in R. glutinis and farnesol increased prodigiosin synthesis in S. marcencens.
Key Words: Carotene, Microbial Lipid, Prodigiosin, Quorum Sensing Molecules