Yeşil mikroalg chlamydomonas reinhardtii'de piruvat, ortofosfat dikinaz (PPDK) kodlayan iki genin izolasyonu, klonlaması ve ekspresyon analizi

---

Tezin Türü: Doktora

Tezin Yürütüldüğü Kurum: Akdeniz Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü, Fen Bilimleri Enstitüsü, Türkiye

Tezin Onay Tarihi: 2023

Tezin Dili: Türkçe

Öğrenci: FADİME DEMİREL

Danışman: Tarlan Mammedov

Açık Arşiv Koleksiyonu: AVESİS Açık Erişim Koleksiyonu

Özet:

Günümüzde mikroalgler yenilenebilir enerji, ilaç, gıda ve kozmetik endüstrilerindeki geniş uygulama alanları nedeniyle dünya çapında büyük ilgi görmektedir. Yeşil alg Chlamydomonas reinhardtii, fotosentetik hücrenin kullanışlı bir modelidir ve bir dizi fizyolojik sürecin araştırılması için yoğun bir şekilde kullanılmaktadır. Son zamanlarda, C. reinhardtii' ye nükleer ve organel transformasyon (nükleer, kloroplast ve mitokondriyal) sistemleri, RNA etkileşimi, CRISPR vb. dahil olmak üzere birçok moleküler teknoloji uygulanmıştır. Bu nitelikler, C. reinhardtii' yi mikroalglerde lipit birikimini artırmak amacıyla C. reinhardtii' nin genetik ve metabolik mühendisliğini gerçekleştirmek için ideal bir alg organizması yapmaktadır. Şu anda mikroalglerde yağ birikimini kontrol eden moleküler mekanizmalar hakkında çok az bilgi mevcuttur. C4 fotosentez metabolik yolları (C4 metabolik yolu ile CO2 fiksasyonu) bitkilerde yüksek oranda karbondioksit fiksasyonu için gereklidir. Alglerin yüksek biyokütle birikimi için yüksek fotosentez oranları önemlidir. Bununla birlikte şaşırtıcı bir şekilde, C. reinhardtii' deki fosfoenolpiruvat karboksilaz genlerinin moleküler karakterizasyonuna odaklanan çabalar dışında, C4 yolu enzimleri ve düzenleyici faktörleri herhangi bir yeşil algde moleküler seviyede incelenmemiştir. Bu çalışmada, yeşil mikroalg C. reinhardtii' den iki Piruvat, ortofosfat dikinaz (PPDK) geni ilk kez izole edilerek klonlanmış ve farklı büyüme koşullarında ekspresyon analizi yapılmıştır. İki PPDK geninin C. reinhardtii' de fonksiyonel aktif PPDK enzimlerini kodladığını ve her iki genin de C- ve N-yanıt veren genler olduğunu ve büyüme sırasında [CO2] veya [NH4+]' deki değişikliklerle yukarı/aşağı regüle edildiğini gösterdik. PPDK1 ve PPDK2' nin ve diğer PPDK' lerin sayısının filogenetik analizi, üç genel grupta bir kümelenme ortaya çıkardı: (i) CrPPDK2, CrPPDK1 ve VcPPDK' nin (Volvox carteri, C. reinhardtii ile yakından ilişkili) uzak üyeler olduğu tipik vasküler bitki enzimleri; ii) bakteriyel ve iii) protozoal PPDK' ler. CrPPDK2, bitki PPDK' leri ile daha fazla benzerlik gösterirken, CrPPDK1 ise, VcPPDK ile daha fazla benzerlik göstermektedir. Bitki ve alg PPDK proteinleri, bakterilerden çok bazı protozoa ile yakından ilişkilidir. Kolektif bulgular, ökaryotik alglerde PPDK1 ve PPDK2 genleri ve karşılık gelen PPDK enzimleri hakkında temel moleküler bilgiler sağlamaktadır. Bu çalışmalar, alg biyokütlesini artırma ve yağ açısından zengin algler üretmek için alg hücrelerinde protein depolamaya karşı yağ depolama seviyelerini değiştirmeye yönelik uygulamalar üzerinde önemli bir etkiye sahip olacaktır.