Yeni tanımlanmış Streptomyces sp. BN212 ile Ricinus communis atıklarının biyolojik yıkımının araştırılması
Investigation of biological degradation of Ricinus communis' wastes with recenltly identified Streptomyces sp. BN212
Yazar: BENGÜ EVCİOĞLU
Danışman: PROF. DR. MÜNİR TUNÇER
Mersin Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2018
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Bu tez çalışmasında 5'i termofilik karakterde olan 37 adet yeni aktinomiset üyesi izolatın yanı sıra, son zamanlarda tanımlanmış olan fakat lignoselülolitik aktiviteleri çalışılmamış olan Nocardia thraciensis, Actinomadura geliboluensis, Amycolatopsis cihanbeyliensis ve Actinoplanes sp. suşlarının eksrasellüler endoksilanaz üretim potansiyelleri araştırılmıştır. Taranan izolatlar arasında en yüksek eksrasellüler endoksilanaz üreticisi olarak belirlenen BN208, BN212T ve BN407 ise 16S rRNA gen dizilimlerine göre Aktinobakteria şubesinin Streptomyces cinsine ait oldukları belirlenmiştir.
Farklı karbon kaynaklarının Streptomyces üyesi BN208, BN212T ve BN407 izolatları ve A. geliboluensis suşunun endoksilanaz üretimine etkisinin araştırılması sonucunda daha ileri çalışmalar için seçilen Streptomyces sp. BN212T suşu en yüksek ekstrasellüler endoksilanaz üretimini buğday samanı üzerinde 69,94 U/mL; mısır samanı üzerinde 64,64 U/mL; meşe talaşı üze-rinde 70,37 U/mL ve hint yağı bitkisi üzerinde ise 76,74 U/mL olarak gerçekleştirmiştir. 
İnkübasyon pH'sının, sıcaklığının ve hint yağı bitkisinin partikül boyutunun ve oranının Streptomyces sp. BN212T endokilanaz üretimi üzerine olan etkisinin araştırıldığı çalışmada ise bu suşun pH 6'da, 45 - 55 °C'de ve 0,25 mm partikül boyutundaki 10 g/L oranındaki hint yağı bitkisinin bulunduğu kültür koşullarında maksimum düzeyde enzim ürettiği belirlenmiştir.  Farklı azot kaynaklarının Streptomyces sp. BN212T endoksilanaz üretimi üzerine etkisinin incelendiği çalışmada ise en yüksek endokilanaz üretiminin maya özütü ile gerçekleştiği belirlenmiştir. NaCl oranının ise 0,9 g/L'ye kadar Streptomyces sp. BN212T tarafından endoksilanaz üretimini etkilemediği, 1,2 g/L NaCl'ün ise enzim üretimini %10 azalttığı belirlenmiştir. 
Streptomyces sp. BN212T ekstraselüler endoksilanazının kısmi karakterizasyonu amacıyla gerçekleştirilen çalışmalar sonucunda endoksilanazının optimal aktivite sıcaklığının 60 °C; optimal aktivite pH'sının 7,0 olduğu; endoksilanaz aktivitesinin Mn2+ (%131), Fe2+ (%120) ve DTT (%135) varlığında indüklendiği, Hg2+ (%19) varlığında ise büyük ölçüde inhibisyona uğra-dığı gözlemlenmiştir. Streptomyces sp. BN212T'nin ekstraselüler endoksilanaz aktivitesinin yarılanma ömrünün 40 °C ve 50 °C'de yaklaşık 8 saat, 60 °C'de 6 saat, 70 °C'de 4 saat ve 80 °C'de ise yaklaşık 3,5 saat olduğu hesaplanmıştır. Streptomyces sp. BN212T'nin üretmiş olduğu ekstraselüler endoksilanaz ile gerçekleştirilen doğal PAGE ve zimogram çalışmaları sonucunda jel üzerinde farklı kütlelere sahip 2 farklı aktivite bant bölgesinin oluştuğu gözlemlenmiştir. 

Anahtar Kelimeler: aktinomiset, Streptomyces, endoksilanaz, hint yağı, Ricinus communis.

Danışman: Prof. Dr. Münir TUNÇER, Mersin Üniversitesi, Biyoloji Anabilim Dalı, Mersin.

Abstract:
In this MSc thesis study, extracellular endoxylanase activities of 37 new isolates of actinobacteria members, that 5 of those thermophilic, beside recently identified but lignocellulosic activities had not been studied Nocardia thraciensis, Actinomadura geliboluensis, Amycolatopsis cihanbeyliensis and Actinoplanes sp. strains was screened. Among the screened isolates BN208, BN212T and BN407 was determined as the highest extracellular endoxylanase producers and identified as Streptomyces genera of actinobacteria according to 16S rRNA gene sequences.
According to supplementary optimization studies with Streptomyces sp. BN208, BN212T and BN407 and A. geliboluensis's extracellular endoxlyanase production on different carbone sources, Streptomyces sp. BN212T has been chosen for further investigations due to the greatest endoxlyanase activities on ball milled wheat straw (69,94 U/mL), on corn straw (64,64 U/mL), on oak sawdust (70,37 U/mL) and on costar oil plant straw (76,74 U/mL) at the third day of incubation.
Optimization studies of incubation pH, temperature and particle size and concentration of costar oil plant on extracellular endoxlyanase production by Streptomyces sp. BN212T revealed that the strain produced the greatest endoxlyanase activity at pH 6, 45 - 55 °C and 0,25 mm partikül size and 10 g/L of costar oil plant. The effect of nitrogen sources on endoxlyanases production by Streptomyces sp. BN212T was also investigated and yeast ekstract was found as the most suitable nitrogen source. Production of extracellular endoxlyanase by Streptomyces sp. BN212T in the presense of up to 0,9 g/L NaCl was not effected, wile in the presense of 1,2 g/L NaCl enzyme production was decreased by 10%.
Characterization studies carried out with crude enzyme showed that endoxylanase of Streptomyces sp. BN212T have a pH optima at 7.0 and temperature optima at 60 °C. Mn2+ (%131), Fe2+ (%120) and DTT (%135) was found to act as an inducer for endoxylanase activity, while endoxylanase activity strongly inhibited (19%) with the presence of Hg2+. The half-lifes of endoxlyanase produced by Streptomyces sp. BN212T were calculated as 8 h at 40 °C and 50 °C, 6 h at 60 °C, 4 h at 70 °C and 3,5 h at 80 °C. Extracellular endoxylanase produced by Streptomyces sp. BN212T was separated by PAGE and developed as zymogram and revealed that this strain has two isoforms of endoxylanase with different molecular weight.

Keywords: Actinobacteria, Streptomyces, endoxlyanase, costar oil, Ricinus communis.

Advisor: Prof. Dr. Münir TUNÇER, Department of Biology, University of Mersin, Mersin-Turkey.