Sesamum orientale L. cv. Gökova bitkisinin in vitro kültürlerinde tuzluluk stresi etkilerinin transkripsyonel düzeyde incelenmesi ve bitkinin ın vitro kültürlerinden elde edilen ekstraktın sitotoksisite, yara iyileştirme ve antikanser özelliklerinin hücre hatları üzerinde araştırılması
Sesamum orientale L. cv. investigation of the effects of salinity stress on the in vitro cultures of the Gökova plant at the transcriptional level and investigation of the cytotoxity, wound healing and anti-cancer properties of the extract obtained from the in vitro cultures of the plant on cell lines
Yazar: SEVİL YENİOCAK
Danışman: PROF. DR. ERGUN KAYA
Muğla Sıtkı Koçman Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Tıbbi Biyoloji = Medical Biology ; Ziraat = Agriculture
Dizin: Antikanser = Anticancer ; Meme kanseri =   ; Susam = Sesame ; Susam tohumu = Sesame seed ; Tuzluluk = Salinity ; Yara iyileşmesi = Wound healing

Özet:
Pedaliaceae ailesi üyelerinden olan susam; arkeolojik kanıtlar, morfolojik ve sitogenetik çalışmalar ile tarımı yapılan ilk yağlı tohumdur. Susam tohumlarının, tohum yağlarının ve çeşitli organlarının lignanlar, polifenoller, fitosteroller, fenoller, antrakinonlar, serebrositler, yağ asitleri, vitaminler, proteinler, esansiyel amino asitler ve şekerler dahil olmak üzere 180'den fazla fitokimyasal bileşeni modern araştırmalarla izole edilmiş ve tanımlanmıştır. Susam bitkisinin tohumu ve yağının biyokimyasal özellikleri ve biyolojik aktiviteleri üzerine birçok çalışma yapılmıştır. Gıda katkı maddesi olarak kullanımının yanı sıra, yatıştırıcı, hafif müshil, yumuşatıcı, antifungal, analjezik, antikanser ve antiproliferatif aktiviteleri, B ve E vitamini takviyesi, serum kolesterolü (lipit) ve kan basıncını düşürme potansiyeli bulunmaktadır. S. indicum L. ile sinonim olan S. orientale, önemli bir eski yıllık yağlı tohum bitkisidir ve genellikle tropik, subtropik bölgelerde ve ılıman iklim kuşaklarına uygun sıcaklık ve yağış koşullarında yetişebilmektedir. Ülkemizde en fazla ekim alanına sahip iller; Manisa, Antalya, Uşak, Muğla ve Adana' dır. Tez çalışmasının materyali, Türkiye'de sadece Muğla'nın Gökova havzasında geleneksel yöntemlerle yetiştirilen ve Türkiye'nin en kaliteli susamı olarak bilinen ve oldukça önemli bir sekonder metabolit kaynağı olan Gökova susamına ait biyoteknolojik ve moleküler düzeyde yaklaşımlar, in vitro kültür uygulamaları ve bitki ekstraktlarının sitotoksisite, yara iyileştirme, antikanser özelliklerinin hücre hatları üzerinde araştırılması yönelik yapılan ilk çalışmadır.
Toprak tuzluluğu, dünya çapında bitki verimliliğini ciddi şekilde sınırlayan önemli bir abiyotik strestir ve fizyolojik, moleküler ve fonksiyonel genomik çalışmalar, tuz toleransına ilişkin önemli bilgiler sağlamıştır. Bu çalışmada, yerel susam çeşidimiz "Gökova"nın in vitro kültürlerinde tuzluluk stresinin büyüme ve gelişme üzerine etkileri değerlendirilmiştir. Çalışmadan elde edilen sonuçlara göre, sürgün uçlarının %100'e kadar rejenere olduğu belirlenmiştir. Bu uygulamalardan sadece 100mM NaCl içeren aktif kömürlü besin ortamında gelişen sürgün uçlarında bu oranın %86'a düştüğü görülmüştür. Ayrıca tüm kontrol ve uygulama gruplarından elde edilen veriler ışığında hesaplanan sürgün oluşturma kapasitesi indeksleri karşılaştırıldığında, aktif kömürlü ortamlarda bir düşüş olduğu oldukça belirgindi. Bu bağlamda, susam bitkisinin "Gökova" çeşidinin tuzluluk direncinin yüksek olduğu, fakat aktif kömür uygulamasının bu dirençlilik üzerinde beklenenin aksine negatif bir etkisinin olabileceği söylenebilir.
S. orientale "Gökova" susamı tohumları yüzey sterilizasyonu sonrası in vitro ortama aktarılarak mikroçoğaltım yöntemiyle klonal çoğaltımı gerçekleştirilen bitkilerden elde edilen ekstrakt; L929 fibroblast, MCF-7 meme ve A549 akciğer epitel hücre hatlarında kullanılarak antiproliferatif aktivitesi araştırılmıştır. Çalışmamızda bitki ekstraktımızın antikanser etkinliğini karşılaştırmak için cisplatin pozitif kontrol grubu olarak kullanılmıştır. Hücre uygulamalarından elde edilen IC50 değerleri sırasıyla, A549 için 922,73 μg/mL (bitki özütü) ve 43,00 μg/mL (cisplatin), MCF-7 için 1837,06 μg/mL (bitki özütü) ve 12,50 μg/mL (cisplatin) ve L929 için 154,70 μg/mL (bitki özütü)'dir. Bitki ekstraktı IC50 ve altındaki (150, 100, 50 ve 25 μg/Petri) dozlarda L929 fibroblast hücre kültürleri üzerinde yapay olarak oluşturulan yaraların 48 saat içinde iyileşmesini sağlamıştır. Bitki ekstraktı, cisplatinle kıyaslandığında A549 ve MCF-7 hücre hatlarında istatistiksel olarak anlamlı bir artış göstermiştir. Bu çalışmadan elde edilen sonuçlar ışığında susam bitkisi ekstraktının azalan dozlarda yara iyileştirme potansiyeline, artan dozlarda ise antikanser aktivite potansiyeline sahip olabileceği görülmüştür. Mevcut çalışma, gelecekte farklı hücre hatlarında yapılacak uygulamalarla, yara iyileştirme ve/veya antiproliferatif potansiyele sahip bir ilacın geliştirilmesi için faydalı bir kaynak olabilir.

Abstract:
Sesame, a member of the Pedaliaceae family, is the first oilseed to be cultivated with archaeological evidence, morphological and cytogenetic studies. More than 180 phytochemical components of sesame seeds, seed oils and various organs, including lignans, polyphenols, phytosterols, phenols, anthraquinones, cerebrosides, fatty acids, vitamins, proteins, essential amino acids, and sugars, have been isolated and identified by modern research. Many studies have been conducted on the biochemical properties and biological activities of sesame seed and oil. In addition to its use as a food additive, it has sedative, mild laxative, emollient, antifungal, analgesic, anticancer, and antiproliferative activities; vitamin B and E supplementation, and the potential to lower serum cholesterol (lipid) and blood pressure. S. orientale, synonymous with S. indicum L., is an important old annual oilseed plant and can generally grow in tropical, subtropical, and temperate climate zones under temperature and rainfall conditions. Our cities with the most cultivation area are Manisa, Antalya, Uşak, Muğla, and Adana. The material of the thesis study consists of biotechnological and molecular approaches, in vitro culture applications, and the cytotoxicity of plant extracts of Gökova sesame, which is grown with traditional methods only in the Gökova basin of Muğla in Turkey, is known as the highest quality sesame in Turkey, and is a very important source of secondary metabolites. This is the first study to investigate wound healing and anticancer properties in cell lines.
Soil salinity is a major abiotic stress that severely limits plant productivity worldwide, and physiological, molecular, and functional genomic studies have provided important insights into salt tolerance. In this study, the effects of salinity stress on growth and development in in vitro cultures of our local sesame variety "Gökova" were evaluated. According to the results obtained from the study, it was determined that the shoot tips were regenerated up to 100%. Among these applications, it was observed that this rate decreased to 86% in shoot tips growing in activated charcoal nutrient medium containing only 100 mM NaCl. In addition, when the shoot formation capacity indices calculated in light of the data obtained from all control and application groups were compared, it was quite obvious that there was a decrease in activated charcoal environments. In this context, it can be said that the salinity resistance of the "Gökova" variety of sesame plant is high, but the application of activated charcoal may have a negative effect on this resistance, contrary to expectations.
Extract obtained from plants whose S. orientale "Gökova" sesame seeds were transferred to the in vitro environment after surface sterilization and clonal propagation was carried out by micropropagation method; Its antiproliferative activity was investigated using L929 fibroblast, MCF-7 breast and A549 lung epithelial cell lines. In our study, cisplatin was used as a positive control group to compare the anticancer effectiveness of our plant extract. The IC50 values obtained from cell treatments were 922.73 μg/mL (plant extract) and 43.00 μg/mL (cisplatin) for A549, 1837.06 μg/mL (plant extract) and 12.50 μg/mL (cisplatin) for MCF-7, and 154.70 μg/mL (plant extract) for L929, respectively. Plant extract at doses of IC50 and below (150, 100, 50 and 25 μg/Petrile) enabled the healing of artificially created wounds on L929 fibroblast cell cultures within 48 hours. The plant extract showed a statistically significant increase in A549 and MCF-7 cell lines compared to cisplatin. In light of the results obtained from this study, it was observed that sesame plant extract may have wound healing potential in decreasing doses and anticancer activity potential in increasing doses. The current study may be a useful resource for the development of a drug with wound healing and/or antiproliferative potential with future applications in different cell lines.