Marul mozaik virüsü, marul nekrotik bodurluk virüsü ve marul nekrotik sarılık virüsü'nü hedefleyen miRNA'ların in siliko yaklaşımlarla belirlenmesi
Determination of miRNAs targeting lettuce mosaic virus, lettuce necrotic stunt virus and lettuce necrotic yellows virus using in silico approaches
Yazar: EDA ÖZKESER
Danışman: DOÇ. DR. SEVGİ MARAKLI
Yıldız Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Bilim ve Teknoloji = Science and Technology ; Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Bitki virüsleri = Plant viruses ; Biyoinformatik = Bioinformatics ; Epigenetik = Epigenetic ; Mikro RNA = Micro RNA ; Moleküler biyoloji = Molecular biology ; Moleküler genetik = Molecular genetic ; RNA interferaz = RNA interference ; RNA virüsleri = RNA viruses

Özet:
Marul (Lactuca sativa L.) bitkisi dünya çapında en çok yetiştirilen ve tüketilen bitkilerden biri olup besin değeri oldukça yüksektir. Dünya çapında ciddi ekonomik kayıplara sebep olan Marul Mozaik Virüsü (LMV), Marul Nekrotik Bodurluk Virüsü (LNSV) ve Marul Nekrotik Sarılık Virüsü (LNYV) marulun ana viral patojenlerindendir. Bu patojenlere karşı mücadelede farklı yöntemler (radikasyon, sanitasyon ve dezenfeksiyon vb.) kullanılsa da RNAi aracılı koruma çok daha çevre dostu bir çözüm sunmaktadır. RNA interferans (RNAi), küçük dsRNA'ları kullanarak gen anlatımını düzenleyen bir mekanizma olup sprey aracılı gen susturma (SIGS) teknolojisi ile birlikte geliştirilerek patojenlere karşı bitki savunmasında kullanılmaktadır. Bu teknolojide yaygın olarak kullanılan mikroRNA'lar (miRNA'lar) gen anlatımını post-transkripsiyonel ya da post-translasyonel olarak düzenleyen, yaklaşık 20-24 nt uzunluğunda kısa, tek sarmallı, kodlama yapmayan RNA molekülleridir. Bu çalışmanın amacı; marul mozaik, nekrotik bodurluk ve nekrotik sarılık virüslerinin ORF'lerini hedefleyen potansiyel marul miRNA'larını tespit etmek, en etkili miRNA hedef bağlanma bölgelerini tahmin etmek ve sonuçta bu virüslere karşı tanımlanan miRNA dizilerinin kullanım potasiyellerini belirlemektir. Bu amaç kapsamında; miRBase veri tabanından elde dilen bitki miRNA'larını Lactuca sativa (taxid:4236) genomunda araştırmada BLAST, virüs genom organizasyonu ve anotasyonunda SnapGene, pre-miRNA ikincil yapılarının belirlenmesinde RNAfold ve miRNA hedef tahmininde RNAhybrid analizleri gerçekleştirilmiştir. Marul genomunda toplamda 59 tane yeni marul miRNA'sı ilk defa tanımlanmış, ikincil yapıları analiz edilmiş ve hedef tahmin çalışmaları yürütülmüştür. 12 miRNA'nın (lsa-miR7484a, lsa-miR10212, lsa-miR6274, lsa-miR6463, lsa-miR8011a, lsa-miR172a, lsa-miR172b, lsa-miR5564, lsa-miR1520, lsa-miR7777, lsa-miR1440 ve lsa-miR399a) LMV'nin ORF'sini, 25 miRNA'nın (lsa-miR1315, lsa-miR1107a, lsa-miR1107b, lsa-miR6167, lsa-miR166a, lsa-miR166b, lsa-miR8647, lsa-miR7484a, lsa-miR11000, lsa-miR6274, lsa-miR478, lsa-miR8011a, lsa-miR172a, lsa-miR172c, lsa-miR172e, lsa-miR5564, lsa-miR399a, lsa-miR156a, lsa-miR156b, lsa-miR169, lsa-miR6155, lsa-miR172f, lsa-miR7777, lsa-miR6189 ve lsa-miR399b) LNSV'nin ORF'lerini ve 40 miRNA'nın da  (lsa-miR828, lsa-miR156c, lsa-miR837a, lsa-miR9567, lsa-miR4393, lsa-miR166c, lsa-miR166d, lsa-miR7531, lsa-miR7486, lsa-miR482, lsa-miR169b, lsa-miR8011b, lsa-miR8028, lsa-miR3630, lsa-miR530, lsa-miR437, lsa-miR11509, lsa-miR823, lsa-miR3446, lsa-miR837b, lsa-miR837c, lsa-miR6167a, lsa-miR6167b, lsa-miR535, lsa-miR172f, lsa-miR166a, lsa-miR166b, lsa-miR7484a, lsa-miR478, lsa-miR8011a, lsa-miR172a, lsa-miR172d, lsa-miR156a, lsa-miR156b, lsa-miR169, lsa-miR6155, lsa-miR2590, lsa-miR10212, lsa-miR6463 ve lsa-miR172b) LNYV'nin ORF'lerini hedeflediği belirlenmiştir. Tanımlanan bu miRNA'ların, marul bitkisinde LMV, LNSV ve LNYV'ye karşı RNAi aracılı direnç kazanmasına yararlı olacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Lettuce (Lactuca sativa L.) is one of the most popularly grown and consumed plants worldwide with a very rich nutritional value. Lettuce mosaic virus (LMV), Lettuce necrotic stunt virus (LNSV), and Lettuce necrotic yellows virus (LNYV) are the main viral pathogens of the lettuce plants, causing serious economic losses worldwide. Although different methods (radiation, sanitation and disinfection, etc.) have been used in the fight against these pathogens, RNAi-mediated protection offers a much more environmentally friendly solution. When combined with spray-induced gene silencing (SIGS) technology, RNA interference (RNAi) is a method that controls gene expression through small dsRNAs and is utilized by plants to fight against infections. MicroRNAs (miRNAs), commonly used in this technology, are non-coding, single-stranded, and short RNA molecules with approximately 20- 24 nt in length that regulate gene expression at post-transcriptional/translational levels. The aim of this study is to identify potential lettuce miRNAs targeting ORFs of LMV, LNSV and LNYV, predict the most effective miRNA target binding sites and ultimately determine the potential use of miRNA sequences identified against these viruses. For this purpose, BLAST analyzes were performed to investigate plant miRNAs obtained from the miRBase database in the Lactuca sativa (taxid:4236) genome, SnapGene analyzes were carried out for virus genome organization and annotation, RNAfold was used for determination of pre-miRNA secondary structures, and RNAhybrid was utilized for miRNA target prediction. 59 novel lettuce mature miRNAs were identified for the first time, their secondary structures were analyzed, and target prediction studies were conducted. 12 miRNAs (lsa-miR7484a, lsa-miR10212, lsa-miR6274, lsa-miR6463, lsa-miR8011a, lsa-miR172a, lsa-miR172b, lsa-miR5564, lsa-miR1520, lsa-miR7777, lsa-miR1440 ve lsa-miR399a) were found to target the ORF of the LMV, 25 miRNAs (lsa-miR1315, lsa-miR1107a, lsa-miR1107b, lsa-miR6167, lsa-miR166a, lsa-miR166b, lsa-miR8647, lsa-miR7484a, lsa-miR11000, lsa-miR6274, lsa-miR478, lsa-miR8011a, lsa-miR172a, lsa-miR172c, lsa-miR172e, lsa-miR5564, lsa-miR399a, lsa-miR156a, lsa-miR156b, lsa-miR169, lsa-miR6155, lsa-miR172f, lsa-miR7777, lsa-miR6189, and lsa-miR399b) were found to target ORFs of the LNSV, and 40 miRNAs (lsa-miR828, lsa-miR156c, lsa-miR837a, lsa-miR9567, lsa-miR4393, lsa-miR166c, lsa-miR166d, lsa-miR7531, lsa-miR7486, lsa-miR482, lsa-miR169b, lsa-miR8011b, lsa-miR8028, lsa-miR3630, lsa-miR530, lsa-miR437, lsa-miR11509, lsa-miR823, lsa-miR3446, lsa-miR837b, lsa-miR837c, lsa-miR6167a, lsa-miR6167b, lsa-miR535, lsa-miR172f, lsa-miR166a, lsa-miR166b, lsa-miR7484a, lsa-miR478, lsa-miR8011a, lsa-miR172a, lsa-miR172d, lsa-miR156a, lsa-miR156b, lsa-miR169, lsa-miR6155, lsa-miR2590, lsa-miR10212, lsa-miR6463, and lsa-miR172b) were identified to target LNYV's ORFs. It is stated that these identified miRNAs will be useful in acquiring RNAi-mediated resistance against LMV, LNSV and LNYV in lettuce plants.