Ege denizinden alınan sünger örneklerindeki mikrobiyal çeşitliliğin metagenomik yöntemlerle belirlenmesi
Determination of microbial diversity in two sponges sample from aegean sea by metagenomics methods
Yazar: GÜRKAN YİĞİTTÜRK
Danışman: PROF. DR. ATAÇ UZEL
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2012
Konu: Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Çevremizdeki mikroorganizmaların % 98' inden fazlası kültüre edilememektedir. Bu durum temel ve biyoteknolojik araştırmalar ile çalışılmamış birçok mikroorganizmanın varlığını göstermektedir. Bu zorluğun üstesinden gelmek amacıyla mikrobiyal komünitelerin kültürden bağımsız genomik analizlerini sağlayan ?Metagenomik yaklaşımlar? geliştirilmiştir. Deniz süngerlerinin özel mikrobiyal komüniteler ile birlikte yaşadığı varsayılmaktadır. Fakat bu mikroorganizmaların süngerlere özgül olduğu veya rastgele dağılım gösterdiği kesin olarak bilinmemektedir. Bu bilinmezliğe cevap olarak çalışmamızda, Ege Denizinden alınan iki sünger örneğindeki bakteriyel ve fungal çeşitlilik incelenmiştir. Her iki süngerde bulunan dominant bakteri-fungus çeşitliliği ve komünite yapısının ortaya çıkarılmasında metagenomik 16S rDNA ve ITS DGGE parmakizi ve filogenetik analizler kullanılmıştır. Sünger total komünite DNA' sı kollajenaz kullanan indirekt DNA izolasyon metodu ile elde edilmiş ardından 16S rDNA ve ITS amplifikasyonunu izleyen 16S rDNA ve ITS DGGE profillemesi gerçekleştirilmiştir. 16S rDNA-V3 ve ITS1 fragmentlerinden elde edilen sırasıyla 11 ve 22 DGGE bandının DNA dizi analizi gerçekleştirilerek GenBank veribankasındaki bakteri ve funguslarla karşılaştırılmıştır. Aynı bölgelerden alınan iki sünger örneğinin farklı bakteri ve fungus çeşitliliği göstermesinden dolayı mikrobiotanın sünger spesifik olduğu düşünülmektedir. Protobacteria (?- ve ?-) ve Clostridia altfilumları süngerlerde simbiyotik olarak yaşadığı tahmin edilen dominant bakterilerin çoğunluğunu oluşturmaktadır. Çalışmamızda Petrosia ficiformis' in bakteriyel çeşitliliğinin Sarcotragus sp.'den daha yüksek olduğu saptanmıştır. Sarcotragus sp.' nin fungal çeşitliliği ise Petrosia ficiformis' ten yüksektir. Her iki süngerdeki bakteriyel ve fungal çeşitliliğe bakıldığında fungal çeşitliliğin bakteriyal çeşitliliğe göre önemli derecede yüksek olduğu görülmüştür. Mikrobiyal çeşitlilik ve komünite analizlerinde doğru sonuçların gözlenmesi amacıyla DGGE parmak izi analizleri, DGGE bantı dizi analizi ve filogenetik analizler gibi moleküler yöntemler bir arada kullanılmalıdır.

Abstract:
More than 98% of the microbes that exist in the environment cannot be cultivated easily. Thus, most of the microbes in the environment have not been described and accessed for biotechnology or basic research. ?Metagenomics,? which is the culture-independent genomic analysis of the microbial community, attempts to overcome these difficulties. Marine sponges have been hypothesized to serve as accumulation spots of particular microbial communities, but it is unknown to what extent these communities are directed by the organism or the site or occur randomly. To address this question, we assessed the composition of bacterial and fungal communities associated with the two sponges from the Aegean Sea. Metagenomic 16S rDNA and ITS DGGE fingerprinting and phylogenetic analysis were used to reveal the community structure and diversity of the predominant bacteria and fungi associated with the two sponges. Sponge total community DNA extracted with indirect DNA isolation method by using collagenase followed by 16S rDNA and ITS amplification16S rDNA and ITS amplicons were subjected to DGGE profiling. Respectively 11 and 22 individual DGGE bands from 16S rDNA-V3 and ITS1 fragments were sequenced and were matched corresponding bacteria and fungi in the GenBank database. Since tested sponges from the same geographical location showed different predominant bacterial and fungal diversity, the microbiotas are considered as host specific. Proteobacteria (?- and ?-), and Clostridia subdivisions, make up the majority of the predominant bacteria in sponges and are probably in close symbiotic relationship with sponges. In the present research, it was detected that Petrosia ficiformis had the higher bacterial diversity than sponge Sarcotragus sp. On the other hand, Sarcotragus sp. had the higher fungal diversity than Petrosia ficiformis. When the bacterial and fungal diversity of both sponges were considered, fungal diversity was found significantly higher than bacterial diversity. DGGE fingerprint-based analysis should ideally be integrated with band sequencing, phylogenetic analysis and molecular techniques to obtain precise results in terms of the microbial community and diversity.