Akademik Veri Yönetim Sistemi
Tez Türü: Doktora
Tezin Yürütüldüğü Kurum: Orta Doğu Teknik Üniversitesi, Fen Edebiyat Fakültesi, Biyolojik Bilimler Bölümü, Türkiye
Tez Danışmanı: Ayşe Gül Gözen; Feride Severcan
Tezin Onay Tarihi: 2017
Tezin Dili: İngilizce
Desteklendiği Program: Diğer
Özet:
ÖZ
KADMİYUM VE KURŞUNA DİRENÇLİ ÇEVRESEL TÜRLERDE MOLEKÜLER ADAPTASYONLAR
Ağır metallerden kaynaklanan çevre kirliliğinin insan sağlığı üzerinde çok ciddi zararlı etkileri vardır. Günümüzde, bakteriler ağır metalle kirlenmiş ortamların temizliğinde kullanılmaktadır. Çevre temizliğinde kullanılmak üzere, uygun bakteri suşlarının belirlenmesi önemli husustur.
Bakteriler bulundukları ortamda ağır metal kaynağına yakın bulunabilir. Bu durumda yüksek derişimde ağır metale maruz kaldıklarından, hayatta kalmaları hızlı cevap mekanizmasının tetiklenmesi ile sağlanır. Diğer bir yandan, bakteri ağır metal kaynağına belli bir uzaklıkta yaşayıp bu maddenin artışını kademeli olarak hissedebilir. Ağır metal miktarindaki kademeli artış zamanla oluşan değişimlere yol açarak bakterilerin bu şekilde hayatta kalmasını sağlayabilir. Ağır metale akut yada kademeli maruz kalma durumlarının ikisinde de bakteriler hayatta kalmak için çeşitli direnç mekanizmalarını kullanırlar.
Çalışmamızda ATR-FTIR spektroskopisi ve denetlenmemiş analiz metodlarını (PCA, HCA) kullanılarak, ağır metallere akut ya da kademeli olarak maruz bırakılan bakterilerde meydana gelen moleküler değişiklikler arasında fark olup olmadığını araştırdık. İkincil olarak da, bu bakterilerde metal direncinin hangi mekanizmalarla sağlandığı hakkında bilgi edinmeyi amaçladık. Ağır metal olarak kadmiyum ve kurşunu seçtik ve tatlı su kaynağından izole edilen Brevundimonas, Gordonia, and Microbacterium bakteri cinslerinin moleküler yapılarını çalıştık. Labaratuvar ortamında uzun süre maruziyet sonrasında bakteriler ağır metal varlığında büyümeye ve yaşamaya alışabilmektedir. İki farklı alıştırma prosedürü (akut, kademeli) uygulayarak bakterinin ağır metal kaynağına uzak ya da yakın olma durumunu taklit ettik. Bakteri örneklerini metallerin en düşük öldürücü derişimlerinin 2 ila 4 katı fazla derişimlerde yaşamaya alıştırdık. Ve sonrasında, alıştırma şeklinin farklılığından dolayı meydana moleküler değişiklikleri ölçtük. IR spektral analiz sonuçları, bakteriyel makromoleküllerin yapı ve kompozisyonunda önemli değişikliklerin olduğunu göstermiştir. Bakteriyel membranlardaki değişiklikler kendini yağ asidi miktarlarında ve protein-yağ oranlarındaki azalmalar şeklinden göstermiştir. Bütün alıştırılmış guruplarda protein miktarlarının azaldığı gözlenmiştir. Bu azalmalar bazı anabolik yolların inhibisyonundan kaynaklandığını işaret etmektedir. Buna ek olarak, metale akut olarak alıştrılmış bakterilerdeki protein miktarı, aşamalı olarak alıştırılmışlardan belirgin bir şekilde azdır. Bütün alıştırılımış bakteri gruplarında eekzopolimer üretiminde önemli miktarlarda artışlar gözlenmiştir. Ayrıca, bakterilerin, yüksek oranda ağır metal içeren ortamda hayatta kalmasında ekzopolimer üretiminin ana rolü oynadığı görülmüştür. Kadmiyuma maruz kalma durumunda, akut prosedür kullanılarak alıştırılan bakteriler daha fazla ekzopolimer üretmiştir. Buna karşılık, kurşuna kademeli aştırılma durumunda kademeli olarak alıştırılan bakteriler daha fazla ekzopolimer üretmiştir. PCA ve HCA analizleri, kadmiyum ya da kurşun varlığında yaşamaya alıştırılmış gurupların ve kontrol guruplarının çok net bir şekilde birbirinden ayrıldığını göstermiştir.
Çalışmamız IR spektroskopisin farklı stress durumlarına alıştırılmış bakterilerin moleküler karakterizsyonundaki potansiyel rolü konusunda yeni bir bakış açısı getirmektedir. Buna ek olarak, çalışmamız ekzopolimer üretimi konusundaki bilginin biyoremediyasyon çalışmalarında kullanılmaya uygun bakterilerin belirlenmesinde kullanılabileceğini göstermiştir.
Anahtar Kelimeler: Ağır Metal Direnci, Brevundimonas sp., Gordonia sp., Microbacterium oxydans, Cd, Pb, Alıştırma, Akut, Kademeli, MIC, ATR-FTIR spektroskopi, ekzopolimer, PCA, HCA