Bacillus sp. türlerinde siderofor üretimi ve Bacillus cereus DSM 4312'de siderofor üretiminin optimizasyonu

Abstract

Bakteriler, diğer organizmalarda olduğu gibi birçok biyolojik süreçte kullanmak ve hücresel yaşamın devamlılığı için demire ihtiyaç duymaktadırlar. Demir yeryüzünde çok miktarda bulunmasına rağmen biyolojik pH'da aerobik şartlar altında, çözünmeyen oksihidroksit polimer yapıda bulunmalarından dolayı kullanılamamaktadır. Birçok bakteri demir ihtiyacını karşılayabilmek için siderofor adı verilen düşük molekül ağırlıklı molekülleri sentezler ve salgılarlar. Hücre dışında oluşan Fe-siderofor kompleksi, özelleşmiş reseptörler olarak davranan dış membran proteinleri tarafından hücreye alınırlar. Sideroforların biyosentezi ve salgılanması sıkı bir şekilde çevresel faktörler ile düzenlenmektedir. Bu tez çalışmasında, bazı Bacillus türlerinde siderofor üretiminin tespiti ve Bacillus cereus DSM 4312 tarafından siderofor üretiminin optimizasyonu amaçlanmıştır. Tüm suşlarda CAS agar plate üzerinde siderofor üretimi gözlenmiştir. Ancak CAS sıvı deneyleri sonucunda sadece Bacillus cereus DSM 4312 suşunda siderofor üretimi saptanmıştır. Bacillus cereus DSM 4312 için Csaky deneyi pozitif sonuç vermemiştir fakat Arnow testi katekol tipi siderofor için pozitif sonuç vermiştir. Bacillus cereus DSM 4312 maksimum siderofor üretimi 1 µM FeCl3 varlığında 48. saatte % 35,2 olarak tespit edilmiştir. Siderofor üretimi için optimum pH 6.5, optimum sıcaklık 37 oC olarak belirlenmiştir. C kaynağı olarak 1.5 M glikoz hücre büyümesini olduğu gibi siderofor üretimini de teşvik etmiştir. En yüksek demir absorbsiyonunu (%63), 1 µM FeCl3 varlığında siderofor üretiminin de maksimum olduğu 48. saatte tespit edilmiştir. Bildiğimiz kadarıyla bu Bacillus cereus DSM 4312 tarafından siderofor üretiminde çevresel faktörlerin etkileri ile ilgili ilk rapordur.

Bacteria, as well as in other organisms reguires iron to use in many biological processes and for the continuity of life. In spite of the abundance in nature, iron can not be used by bacteria since they are found as insoluble oxyhydroxide polymer structure under aerobic conditions at biological pH. To fulfil their iron requirements, many bacteria synthesize and excrete low molecular weight molecules known as siderophores. The iron-siderophore complexes which form outside the cells are then taken up by outer-membrane proteins acting as specialized receptors. Biosynthesis and secretion of siderophores is strictly regulated by environmental factors. The aim of this thesis were to determine siderophore production of some Bacillus species and to optimisation of environmental conditions for maximum siderophore production by Bacillus cereus DSM 4312. All strains produced siderephores on CAS agar plate. However, with CAS liquid assay only Bacillus cereus DSM 4312 showed siderophore production. There was no positive result for Csaky's assay with Bacillus cereus DSM 4312 but Arnow's assay showed a positive result for catechol type siderophore. The maximum siderophore production was obtained 35,2% at 48 hours in the presence of 1 µM FeCl3. Optimum pH for siderophore production was 6.5, while optimumum temperature was 37ºC. As a carbon source, 1.5 M glucose induced siderophore production as well as cell growth. The highest iron absorption (63%) was determined in the presence of 1 µM FeCl3 at 48. hours which was also time for the maximum siderophore production. To the best of our knowledge this is the first report on effects of environmental factors on siderophore production by Bacillus cereus DSM 4312.