Böcek orijinli bakterilerde bakteriyosinlerin araştırılması, karakterizasyonu ve biyolojik mücadeledeki önemi
Investigation and characterization of bacteriocins from insect associated bacteria and their significance in biological control
Yazar: SERPİL UĞRAŞ
Danışman: PROF. DR. ZİHNİ DEMİRBAĞ
Karadeniz Teknik Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2012
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Bacillus thuringiensis = Bacillus thuringiensis ; Bakteriyosinler = Bacteriocins ; Biyolojik mücadele = Biological control

Özet:
Bakteriyosinler bakteri, fungus gibi mikroorganizmaların büyümesini engelleyen ya da tamamen öldürerek ortadan kaldıran antimikrobiyal maddelerdir. Bu maddeler, birçok alanda yüksek uygulanabilirlik potansiyeline sahiptir. Bu çalışmada, entomopatojenik bakterilerden bakteriyosin elde etmek ve biyolojik mücadeledeki önemini araştırmak amacıyla altı farklı böcekten izole edilen otuz yedi bakterinin bakteriyosin üretebilme kapasitesi araştırıldı. Bu bakteriler arasında Bacillus thuringiensis (Bt-Bn1) ve Serratia marcescens (Sm-Mm3)'in antibakteriyal madde üretebildiği belirlendi. Hedef bakterilerin ilgili antimikrobiyal maddeleri üretebildikleri optimum koşullar belirlendi. Bu maddeler, kültür süpernatantından sırasıyla amonyum sülfat çöktürmesi, diyaliz, ultrafiltrasyon, jel filtrasyon kromotografisi ve HPLC ile saflaştırıldıktan sonra TOF-MS ile tanımlandı. Bunun sonucunda, Bt-Bn1 molekülünün, ısıya dayanıklı, pH 6-8 aralığında kararlı, proteinaz K'ya duyarlı ve 3.139 Da büyüklüğünde bir polipeptit, Sm-Mm3 molekülünün ise ısıya dayanıklı, pH 5-9 aralığında kararlı, proteinaz K'ya dirençli ve 479 Da büyüklüğünde antibakteriyal bir madde olduğu belirlendi. Bt-Bn1 molekülünün farklı Bacillus thuringiensis suşları, B. cereus, B. weihenstephanensis ve Listeria monocytogenes bakterilerine karşı, Sm-Mm3 molekülünün ise farklı Bacillus thuringiensis suşları, B. cereus, B. polymyxa, B. subtilis, Enterobacter sp., Erwinia amylovora, Enterococcus faecalis, Proteus mirabilis, Pseudomonas fluorescens, Staphylococcus cohni ve Staphylacoccus epidermidis bakterilerine karşı inhibisyon aktivitesi gösterdiği belirlendi. Plazmit eliminasyon çalışmalarıyla Bt-Bn1 molekülünün kromozom kökenli, Sm-Mm3 molekülünün ise plazmit kökenli olduğu belirlendi. Bu moleküllerin, Erwinia amylovora, Paucimonas lemoignei, Pseudomonas syringae, ve Xanthomonas axonopodis gibi bitki patojeni bakterilere karşı inhibisyon aktivitesine sahip oldukları belirlenerek biyolojik mücadelede kullanım potansiyelleri ortaya çıkarıldı.

Abstract:
Bacteriocins kill or inhibit the growth of microorganisms such as bacteria and fungi. These substances have a highly potential applicability in many industrial areas. In this study, in order to obtain bacteriocin from entomopathogenic bacteria and to investigate their significance in biological control, thirty-seven bacteria isolated from six different insect were investigated for the capasity of bacteriocin production. Among tested bacteria, Bacillus thuringiensis (Bt-Bn1) and Serratia marcescens (Sm-Mm3) were determined as antibacterial substance producing organisms. The optimum growth conditions of the target bacteria were determined. These substances were purified by ammonium sulfate precipitation, dialysis, ultrafiltration, gel filtration chromatography and HPLC respectively from the bacterial supernatants and identified by TOF-MS. Finally, Bt-Bn1 strain produces a heat and pH 6-8 range stabil, proteinase K sensitive antibacterial polipeptide, and its molecular mass was determined as a 3.139 Da. Sm-Mm3 strain produces a heat stable, pH 5-9 range stable and proteinase K insensitive active molecule, and its molecular mass was determined as a 479 Da. Bt-Bn1 molecule exhibits inhibitory spectrum against various Bacillus thuringiensis strains, B. cereus, B. weihenstephanensis and Listeria monocytogenes. Sm-Mm3 molecule has inhibitory activity against various Bacillus thuringiensis strains, B. cereus, B. polymyxa, B. subtilis, Enterobacter sp., Erwinia amylovora, Enterococcus faecalis, Proteus mirabilis, Pseudomonas fluorescens, Staphylococcus cohni ve Staphylococcus epidermidis. Plasmid elution studies shown that gene(s) responsible for bacteriocin of the Bt-Bn1 is located on chromosome and for the Sm-Mm3 located on plasmid. Studies on the biological control potential of the identified molecules have shown that they are active against Erwinia amylovora, Paucimonas lemoignei, Pseudomonas syringae ve Xanthomonas axonopodis. Therefore, they have potential to be used in biological control.