Bazı yenilebilen mantar türlerinde lakkaz enzimi Lcc1 mRNA ekspresyon seviyeleri ve aktivitelerinin belirlenmesi
Determination of laccase enzyme Lcc1 mRNA expression levels and activities of some edible fungi species
Yazar: HASAN HÜSEYİN İPÇAK
Danışman: PROF. DR. NURŞEN ALPAGUT KESKİN
Ege Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoteknoloji Ana Bilim Dalı / Biyoteknoloji Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Biyoteknoloji = Biotechnology ; Ziraat = Agriculture

Özet:
Bitki hücre çeperi selüloz, hemiselüloz ve lignin içeren karmaşık yapılı lignoselülozik bir kompleksten oluşur. Lignoselülazlardaki polisakkarit bileşenler, lignin katmanları içinde yoğun bir şekilde paketlenmiş mikrofiberleri oluşturmaktadır. Lignin ise bu bileşenleri hidrolitik enzimlere ve diğer dış etkenlere karşı korur. Ancak bu polisakkarit liflerin, enerji kaynağı olarak kullanılabilmesi için ligninin, lignoselülozik biyokütleden uzaklaştırılması gerekmektedir. Nitekim bazı yenilebilen mantar türleri, doğada bilinen en verimli lignin ayrıştırıcılarındandır. 
Bu çalışmada da, Trametes versicolor (hindi kuyruğu), Pleurotus ostreatus (istiridye mantarı), Morchella esculenta (kuzugöbeği), Ganoderma lucidum (reishi) ve Lentinula edodes (shiitake) yenilebilen mantar türlerinde lakkaz enzimini kodlayan genlerden Lcc1'in mRNA ekspresyon seviyeleri ve lakkaz enzim aktivitelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır. Mantarların şapka altı, şapka üstü, sap ve tüm dokuda olmak üzere Real Time-PCR ile Lcc1 genlerinin mRNA ekspresyonu tayin edilmiştir. Elde edilen bulgulara göre tüm haldeki mantar dokularında Lcc1 geninin ekspresyonu T. versicolor'da 8.63, P. ostreatus'da 7.03, M. esculenta'da 2.31, G. lucidum'da 8.79 ve L. edodes'de 9.31 kat yüksek olduğu saptanmıştır. Toplam protein konsantrasyonları ise sırasıyla 0.10, 0.68, 2.03, 1.32 ve 1.12 mg/ml olarak tespit edilmiştir (p<0.05). Mantarlar arasında en yüksek lakkaz aktivitesi T. versicolor (9.9 U/L)'da görülmüş olup, bunu sırasıyla G. lucidum (4.2 U/L), L. edodes (3.4 U/L), M. esculenta (2.2 U/L) ve P. ostreatus (2.0 U/L) takip etmiştir (p<0.05). Spesifik aktivite ise yine en yüksek T. versicolor (9850x10-4 unit/mg protein)'da saptanmıştır. P. ostreatus, M. esculenta, G. lucidum ve L. edodes'e ait spesifik aktivite değerleri de sırasıyla 30.1x10-4, 10.9x10-4, 32.0x10-4 ve 30.4x10-4 unit/mg protein olarak bulunmuştur (p<0.05). 
Sonuç olarak, en yüksek ekspresyon ve lakkaz aktivitesi gösteren T. versicolor'un direkt veya lakkaz enziminin saflaştırılması ya da heterolog üretimiyle dolaylı yoldan, ruminantların beslenmesinde yem katkı maddesi olarak kullanılabileceği öngörülmektedir. Böylece, hem ruminantların lignoselülozik materyallerden yararlanabilirliği artacak hem de çevre kirliliğinin önlenmesinde olumlu bir etki sağlanacaktır.

Abstract:
The plant cell wall consists of a complicated lignocellulosic complex comprising cellulose, hemicellulose and lignin. Polysaccharide components in lignocellulases constitute intensively packed microfibers in lignin layers. Lignin as far protects these components against hydrolytic enzymes and other external factors. However, lignin must be removed from lignocellulosic biomass in order to use these polysaccharide fibers as energy sources. Indeed some edible fungi species are known among the most effecient lignin degraders.
In this study, it was aimed to determine that the Lcc1 mRNA expression levels and laccase enzyme activities of some edible fungi such as Trametes versicolor (turkey tail), Pleurotus ostreatus (oyster mushroom), Morchella esculenta (morel), Ganoderma lucidum (reishi) and Lentinula edodes (shiitake). The mRNA expression of the Lcc1 genes was determined by Real Time-PCR in the gill, cap, stem and all tissues of fungi. 
According to the results, the expression of Lcc1 gene in all fungal tissues was 8.63 in T. versicolor, 7.03 in P. ostreatus, 2.31 in M. esculenta, 8.79 in G. lucidum and 9.31 in L. edodes. Total protein concentrations were 0.10, 0.68, 2.03, 1.32 and 1.12 mg/ml, respectively (p<0.05). Among the fungi, the highest laccase activity was observed in the T. versicolor (9.9 U/L), followed by G. lucidum (4.2 U/L), L. edodes (3.4 U/L), M. esculenta (2.2 U/L) and P. ostreatus (2.0 U/L) respectively (p<0.05). Specific activity was also determined as highest in T. versicolor (9850x10-4 units/mg protein). Specific activity values of P. ostreatus, M. esculenta, G. lucidum and L. edodes were 30.1x10-4, 10.9x10-4, 32.0x10-4 and 30.4x10-4 Units/mg protein, respectively (p<0.05).
In conclusion, it is foreseen that the T. versicolor, which has the highest expression and laccase activity, can be used as feed additive in the ruminant nutrition either directly or indirectly by purification or heterologous production of the laccase enzyme. Thus, both the amount of lignocellulosic materials utilization of ruminants will increase and a positive effect will be provided in the prevention of environmental pollution.