Olası Pseudonocardia izolatının tüm genom sekansı ve karakterizasyonu

Abstract

Pseudonocardia, filamentöz Gram-pozitif bakteriler sınıfına ait bir cins olup, toprakta ve sucul ortamlarda yaygın olarak bulunur. Bu bakterilerin endofitik olarak bitkilerin içinde veya çevresinde yaşadığı, bazı türlerinin ise böceklerin vücutlarında simbiyotik olarak yaşam sürdüğü bilinmektedir. Pseudonocardia türleri pek çok endüstriyel ve biyoteknolojik uygulamada kullanılan doğal ürünlerin üretiminde önemli bir rol oynarlar. Laboratuvarımızda yapılan çalışmalar sırasında morfolojik özelliklerine bakarak Pseudonocardia grubuna dahil bir bakteri olabileceği düşünülen kahverengi pigment üreten bir suş tespit edilmiştir. Bu tez çalışmasında bu bakterinin tanımlanması, karakterize edilmesi ve biyoteknolojik potansiyelinin ortaya çıkarılması amaçlanmıştır. Bunun için, bazı biyokimyasal identifikasyon testlerinin ardından bakterinin tüm genomu dizilenmiş, biyoinformatik analizler yapılmış ve bu izolatın Pseudonocardia cinsine ait olduğu doğrulanmıştır. Bakteriye özgü ikincil metabolitlerin antimikrobiyal ve antitümör özelliklere sahip olduğu belirlenmiş ve sentezlediği enzimler tespit edilmiştir. Karakterizasyon çalışmaları kapsamında kültür sıvılarının ve özütlerinin test edilen Bacillus subtilis, Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa ve Candida albicans mikroorganizmaları üzerinde herhangi bir antimikrobiyal etkisi tespit edilememiştir. İzolatın ?-amilaz enzim aktivitesine sahip olduğu ancak lipaz ve proteaz aktivitesinin olmadığı gözlenmiştir. Pseudonocardia izolatının çeşitli ağır metallere ve UV ışığına karşı oldukça dirençli olduğu, farklı pH ve sıcaklıklarda büyüyebildiği gözlenmiştir. Apramisin, nalidiksik asit ve kloramfenikole karşı duyarlı olduğu bulunan bakterinin, penisiline ve ampisiline dirençli olduğu tespit edilmiştir. Bakterinin, polietilen glikol (PEG) içerikli minimal besiyerinde zorlanmadan büyüyebilmesi, plastik türevlerini de parçalayabilme potansiyelinin olabileceğine işaret etmiştir. Bu tez çalışması, Pseudonocardia izolatının karakterizasyonu ve biyoteknolojik potansiyelinin belirlenmesi açısından bir ön çalışma olup ileride yapılacak daha kapsamlı araştırmalar ve uygulamalar için temel oluşturacaktır.Pseudonocardia is a genus of filamentous Gram-positive bacteria, commonly found in soil and aquatic environments. Some species of these bacteria are known to live endophytically within or around plants, while certain species maintain a symbiotic relationship within insect bodies. Pseudonocardia species play a significant role in the production of natural products used in various industrial and biotechnological applications. During our laboratory studies, a strain producing a brown pigment was identified based on its morphological characteristics, indicating potential affiliation with the Pseudonocardia genus. This thesis aims to identify, characterize, and uncover the biotechnological potential of this pigment-producing bacterium. To achieve this, following specific biochemical identification tests, the bacterium's entire genome was sequenced, and bioinformatics analyses confirmed its classification within the Pseudonocardia genus. Unique secondary metabolites with antimicrobial and antitumor properties were identified in the bacterium, along with the enzymes responsible for their synthesis. As part of characterization studies, the antimicrobial effects of the bacterial culture fluids and extracts were tested against microorganisms including Bacillus subtilis, Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa and Candida albicans. However, no antimicrobial effects were observed. The isolate exhibited ?-amylase enzyme activity while lacking lipase and protease activities. The Pseudonocardia isolate displayed robust resistance to various heavy metals and UV light, demonstrating its adaptability to different pH levels and temperatures. The bacterium showed sensitivity to apramycin, nalidixic acid, and chloramphenicol, while it exhibited resistance to penicillin and ampicillin. The bacterium's ability to thrive in minimal media containing polyethylene glycol (PEG) suggests a potential to degrade plastic derivatives. This thesis work serves as a preliminary investigation into the characterization of the Pseudonocardia isolate and the determination of its biotechnological potential. It will provide a foundational basis for more comprehensive future research and applications.