Tıbbi önemi olan bitkilerin sekonder metabolitlerinde miRNA'ların düzenleyici rollerinin belirlenmesi
Determination of regulatory roles of miRNAs in secondary metabolites of medicinally important plants
Yazar: PERİHAN YİĞİT
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: Biyoloji = Biology

Özet:
MikroRNA'lar (miRNA'lar), genlerin anlatımlarını düzenleyen 18-22 baz çifti uzunluğunda kısa kodlamayan RNA molekülleridir. Metabolik yolaklardaki miRNA'ların tespitiyle istenilen metabolitler arttırılabilir, istenmeyenler azaltılabilir veya yeni yeni metabolitler üretilebilir. Bu çalışma; tıbbi olarak önemli olan dağ çileği (Fragaria vesca L.), papaya (Carica papaya L.), kuşkonmaz (Asparagus officinalis L.) ve soya fasulyesi (Glycine max L.) bitkilerinde ortak olarak üretilen flavonoid, fenolik asit, alkaloid, terpenoid, kumarin ve stilben metabolitlerinin metabolizmasında yer alan dokuz önemli enzimi hedefleyen miRNA'ların tespit edilmesi ve aralarındaki evrimsel ilişkinin analiz edilmesidir. Bu amaçla; kalkon sentaz, kalkon izomeraz, flavonol sentaz, sinamat 4-hidroksilaz, fenilalanin amonya-liyaz, aromatik l-amino asit dekarboksilaz, troponin redüktaz I, kafeik asit O-metiltransferaz, kafeoil – CoA O- metiltransferaz olarak dokuz enzim tespit edildi. Dört bitkiye ait olgun miRNA'lar miRBase veritabanından alındı. Enzimlerin her biri için filogenetik ağaçlar oluşturuldu. CHS enzimini hedefleyen kuşkonmazda 9, papayada 6, dağ çileğinde 16 ve soya fasulyesinde 49 tane miRNA belirlendi. CHI enzimini hedefleyen miRNA'ların sayısı sırasıyla 9, 4, 5 ve 56 olarak bulundu. FLS enzimi için kuşkonmazda 11, dağ çileğinde 7, papayada 6 ve soya fasulyesinde 26 tane miRNA tespit edildi. Dört bitkide sırasıyla 4, 5, 10 ve 40 miRNA'nın C4H enzimini hedeflediği görüldü. Kuşkonmazda 16, dağ çileğinde 17, papayada 11 ve soya fasulyesinde 17 miRNA'nın PAL enzimini hedeflediği bulunurken AADC enzimi sırasıyla 11, 9, 6 ve 50 olduğu görüldü. TR1 enzimi için miRNA'ların sayısı kuşkonmazda 10, papayada 6, dağ çileğinde 8 ve soya fasulyesinde 30 iken COMT enzimini için sırasıyla 16, 8, 7 ve 38 miRNA belirlendi. Son olarak CCoAOMT enzimi için kuşkonmazda 12, papayada 5, dağ çileğinde 8 ve soya fasulyesinde 40 olarak tespit edildi. Filogenetik analizlerde; kuşkonmaz ile dağ çileği, kuşkonmaz ile soya ve kuşkonmaz ile papaya miRNA'ları arasında homoloji olduğu görüldü. Bu sonuçların, bitki sekonder metabolitlerinin optimizasyonu ve terapötik yeni metabolitlerin üretimi üzerine farklı bir bakış açısı sağlaması beklenmektedir.

Abstract:
MicroRNAs (miRNAs), short non-coding RNA molecules of 18-22 base pairs in length, regulate gene expression. Identifying miRNAs in metabolic pathways can enhance desired metabolite production, reduce unwanted metabolites, and produce new metabolites. This study identified miRNAs targeting nine enzymes involved in the metabolism of flavonoids, phenolic acids, alkaloids, terpenoids, coumarins and stilbene metabolites commonly produced in medicinally important mountain strawberry (Fragaria vesca L.), papaya (Carica papaya L.), asparagus (Asparagus officinalis L.) and soya bean (Glycine max L.) plants, and analyse evolutionary relationships among these miRNAs. For this purpose, nine enzymes including chalcone synthase, chalcone isomerase, flavonol synthase, cinnamate 4-hydroxylase, phenylalanine ammonia-lyase, aromatic lamina acid decarboxylase, troponin reductase I, caffeic acid O-methyltransferas, and caffeoyl -CoA O-methyltransferase were identified. Mature miRNAs belonging to four plants were retrieved from miRBase database. Phylogenetic trees were constructed for each of the enzymes. The miRNAs targeting the CHS enzyme were identified as 9 in asparagus, 6 in papaya, 16 in mountain strawberry, and 49 in soybean. For the CHI enzyme, 9, 4, 5, and 56 miRNAs were found in the same plants, respectively. 11 miRNAs in asparagus, 7 in mountain strawberry, 6 in papaya, and 26 in soybean were detected for the FLS enzyme. In asparagus, wild strawberries, papaya, and soybeans, 4, 5, 10, and 40 miRNAs, respectively, targeted the C4H enzyme. The PAL enzyme was targeted by 16 miRNAs in asparagus, 17 in wild strawberries, 11 in papaya, and 17 in soybeans. For the AADC enzyme, the numbers were 11, 9, 6, and 50, respectively. The TR1 enzyme had 10 miRNAs in asparagus, 6 in papaya, 8 in wild strawberries, and 30 in soybeans. The COMT enzyme was targeted by 16, 8, 7, and 38 miRNAs, respectively. Finally, the CCoAOMT enzyme had 12 miRNAs in asparagus, 5 in papaya, 8 in wild strawberries, and 40 in soybeans. Phylogenetic analyses revealed homology between asparagus and mountain strawberry, soybean, and papaya miRNAs. These results are expected to provide a different perspective on the optimization of plant secondary metabolites and the production of new therapeutic metabolites.