UV-C’nin, Deinonoccus radiodurans ve Vitreoscilla Hemoglobin (vgb) Geni Aktarılmış Rekombinantlarında; SOD, KAT ve Karoten Miktarı Üzerine Etkisi

Ultraviyole radyasyon (UV); biyolojik dokularda reaktif oksijen türlerinin meydana gelmesine neden olarak oksidatif stres oluşturmaktadır. UV’ nin indüklediği reaktif oksijen türleri, bunların etkileri ve bunlara karşı hücresel savunma mekanizmaları ve reaktif oksijen türlerinin temizlenmesinden sorumlu antioksidan sistemleri günümüzde üzerinde oldukça fazla araştırma yapılan konulardır. Bu çalışmada, yüksek seviyede iyonize radyasyon ve UV radyasyon, kuraklık ve DNA’ ya zarar veren kimyasallar gibi birçok ajan ve koşula olan direnciyle iyi bilinen bir ekstremofil olan Deinococcus radiodrans ile Vitreoscilla hemoglobin (vgb) geni klonlanmış rekombinantı ve kontrol olarak da vgb ̄ rekombinant suşu kullanılmıştır. UV-C’ nin D. radiodurans' ın antioksidan savunma sistemleri (süperoksit dismutaz, katalaz ve karoten) üzerine etkisi araştırılıp, buna ek olarak organizmaya daha fazla oksijenli ortam sağlayarak daha fazla büyümesini sağlayan vgb geninin, bakterinin UV direncine yapacağı katkısı araştırılmıştır. Buna göre, D. radiodurans (vgb ̄ )' in UV-C uygulanan örnekleri kontrol gruplarıyla kıyaslandığında süperoksit dismutaz ve katalaz enzim aktivitesinin yabanıl ve vgb genini taşıyan rekombinantına oranla daha düşük olduğu tespit edilmiştir. Yine yüksek karoten içeren yabanıl tipi bakterilerde, UV-C uygulamasına bağlı olarak karoten miktar artışı net bir şekilde gözlenmiştir.

In UV-C, Deinonoccus radiodurans and Vitreoscilla Hemoglobin (vgb) Gene Transferred Recombinants; Effect on SOD, KAT and Carotene Amount

Ultraviolet radiation (UV); creates oxidative stress by causing the formation of reactive oxygen species in biological tissues. Reactive oxygen species induced by UV, their effects and cellular defense mechanisms against them, and antioxidant systems responsible for cleaning reactive oxygen species are the subjects of much research today. In this study, Deinococcus radiodrans which is well known an extremophile for its resistance to many agents and conditions such as high levels of ionizing radiation and UV radiation, drought and chemicals that damage DNA and Vitreoscilla hemoglobin (vgb) gene cloned recombinant with, and vgb ̄ recombinant strain as a control were used. The effect of UV-C on the antioxidant defense systems of D. radiodurans (superoxide dismutase, catalase and carotene) was investigated, and in addition, the contribution of the vgb gene, which provides more oxygenated environment to the organism, to the UV resistance of the bacteria, was investigated. Accordingly, when UV-C treated samples of D. radiodurans (vgb ̄) were compared with the control groups, it was determined that the superoxide dismutase and catalase enzyme activities were lower than the wild and the recombinant carrying the vgb gene. Again, in wild-type bacteria with high carotene, an increase in the amount of carotene was clearly observed due to UV-C application.

___

  • Akbas M, Tugrul D, Serhat O, Benjamin S 2011. Further İnvestigation of the Mechanism of Vitreoscilla Hemoglobine Protection from Oxidative stress in Escherichia coli. Section Cellular and Molecular Biology, 66(5): 735-740.
  • Anonim 2006. Elektromanyetik Dalgalar, http://astom.omu.edu.tr.
  • Battista JR, Raney FA 1997. Deinococcus- Thermus. Nobre, Schumann, Stackebrandt, 513.
  • Battista JR. 1997. Against all odds: the survival strategies of Deinococcus radiodurans. Annu. Rev. Microbiol. 51: 203–224.
  • Bhosole P, Gadre RV 2001. Optimization of Carotenoid Production from Hyper-Producing Rhodotorula glutinis Mutant 32 by a Factorial Approach, Letters in Applied Microbiology, 33: 12-16.
  • Carbonneau MA, Melin AM, Perromat A, Clerc M 1989. The action of free radicals on Deinococcus radiodurans carotenoids, Archives of Biochemistry and Biophysics, 275(1): 244-251.
  • Caspari T 2000. How to Activate p53, Current Biology, 10: 315-317.
  • Duncan B 1995. Multiple Range and multiple F Tests. Biometrics, 11: 1-14.
  • Dunford HB 1987. Free radicals in iron-containing systems. Free Radic. Biol. Med, 3: 405–421.
  • Henden E 2000. Enstrümantel Analiz II, Spektroskopik Analiz Yöntemleri, Ankara Imlay JA 2006. Iron-sulphur clusters and the problem with oxygen. Mol. Microbiol, 59: 1073–1082.
  • Jagannatham MV, Cattopadhyay MK, Subbalakshmı C, Vaıramanı M, Narayanan K, Rao CM, Shıvajı S 2000. Carotenoids of an Antarctic psychrotolerant bacterium. Sphingobacterium antarcticus and a mesophilic bacterium Sphingobacterium multivorum. Arch. Microbiol, 173: 418-424.
  • John MC, Gutteridge Barry H 2010. Antioxidants: Molecules, medicines, and myths. Biochem and Biophy Res Commun, (19):393(4):561-64.
  • Khosla C, Bailey JE 1988. Heterologous expression of a bacterial haemoglobin improves the growth properties of recombinant Escherichia coli. Nature, 331: 633–635.
  • Latonen L, Laiho M 2005. Cellular UV damage responses—Functions of tumor supressor p53, BBA, 1755: 71-89.
  • Leena L , Marikki L 2005. Hücresel UV hasar tepkileri Tümör baskılayıcı p53'ün işlevleri. Biochim Biophys Acta, 1755 (2): 71-89.
  • Lipton MS, Paša-Tolić L, Anderson GA, Anderson DJ, Auberry DL 2002. Global analysis of the Deinococcus radiodurans proteome by using accurate mass tags. Proc. Natl. Acad. Sci, 99: 11049–11054.
  • Liu SC, Webster DA, Stark BC 1995. Cloning and expression of the Vitreoscilla Hemoglobine gene in Pseudomonas: Effect on cell growth. Applied Microbiology and Biotecnology, 44(3): 419-424.
  • Liu Q, Zhang J, Wei XX, Ouyang SP, Wu Q, Chen GQ 2008. Microbial production of L-glutamate and L- glutamine by recombinant Corynebacterium glutamicum harboring Vitreoscilla hemoglobin gene vgb. Appl. Microbiol. and Biotechnol, 77;1297– 1304.
  • Luck H 1963. Catalase . Methods of Enzymatic Analysis 885–888.
  • Makarova KS, Aravind L, Wolf YI, Tatusov RL, Minton KW, Koonin EV, Daly MJ 2001. Genome of the extremely radiation-resistant bacterium Deinococcus radiodurans viewed from the perspective of comparative genomics. Microbiol. Mol. Biol. Rev, 65: 44–7.
  • Markillie LM, Varnum SM, Hradecky P, Wong KK 1999. Targeted mutagenesis by duplication insertion in the radioresistant bacterium Deinococcus radiodurans: radiation sensitivities of catalase (katA) and superoxide dismutase (sodA) mutants. J. Bacteriol, 181: 666–669.
  • Mc Cord JM, Fridovich I 1969. Superoxide Dismutase: An Enzymic Function for Erytreoeuprein (Hemoeuprein), J. Biol. Chem, 244(22): 6049–6055.
  • Mello F, Meneghini R 1984. In vivo formation of singlestrand breaks in DNA by hydrogen peroxide is mediated by the Haber- Weiss reaction. Biochim. Biophys. Acta, 781: 56–63.
  • Minton KW, 1994. DNA repair in the extremely radioresistant bacterium Deinococcus radiodurans. Mol. Microbiol, 13: 9–15.
  • Moeller R, Bauermeister A, Reitz G, Sommer S, Rettberg P 2010. Effect Of Relative Humidity On Deinococcus Radiodurans' Resistance To Prolonged Desiccation, Heat, Ionizing, Germicidal, And Environmentally Relevant Uv Radiation. Microbial Ecology, 61: 715- 722.
  • Moseley BE, Mattingly A, Copland HJ 1972. Sensitization to radiation by loss of recombination ability in a temperature-sensitive DNA mutant of Micrococcus radiodurans held at its restrictive temperature. J. Gen. Microbiol, 72: 329–338.
  • Moseley BE, Copland HJ 1975. Isolation and properties of a recombinationdeficient mutant of Micrococcus radiodurans. J. Bacteriol, 121: 422– 428.
  • Moseley BE, Evans DM 1983. Isolation and properties of strains of Micrococcus (Deinococcus) radiodurans unable to excise ultraviolet light-induced pyrimidine dimers from DNA: evidence for two excision pathways. J. Gen. Microbiol, 129: 2437– 2445.
  • Özalpan A 2001. İyonlaştırıcı radyasyonlar ve radyasyon enerjisinin absorpsiyonu Temel radyobiyoloji. Vol. 1, Haliç Üniversitesi Yayınları, İstanbul. (pp:31).
  • Perincek S, 2006 “Ozon, UV, Ultrason Teknolojileri ve Kombinasyonlarının Ön Terbiye İşlemlerinde Uygulanabilirliğinin Araştırılması. Ege Üniversitesi/Fen Bilimleri Enstitüsü, Yüksek Lisans Tezi. Yüksek Lisans Tezi
  • Setlow JK, Duggan DE 1964. The resistance of Micrococcus radiodurans to ultraviolet radiation. I. Ultraviolet-induced lesions in the cell’s DNA. Biochim. Biophys. Acta, 87: 664–668.
  • Stahl W, Sies H 2003. Antioxidant activity of carotenoids. Mol. Aspects Med, 24: 345–351.
  • Stahl W, Junghans A, Boer B, Driomina ES, Briviba K, Sies H 1998. Carotenoid mixtures protect multilamellar liposomes against oxidative damage: synergistic effects of lycopene and lutein. FEBS Lett. 427: 305–308.
  • Tatsuzawa H, Maruyama TN, Misawa K, Fujimori and Nakano M 2000. Quenching of singlet oxygen by carotenoids produced in Escherichia coli— attenuation of singlet oxygen-mediated bacterial killing by carotenoids. FEBS Lett, 484: 280–284.
  • Tian B, Wu Y, Sheng D, Zheng Z, Gao G, Hua Y 2004. Chemiluminescence assay for reactive oxygen species scavenging activities and inhibition on oxidative damage of DNA in Deinococcus radiodurans. Luminescence, 19: 78–84.
  • Tian B, Xu Z, Sun Z, Lin J, Hua Y 2007. Evaluation of the antioxidant effects of carotenoids from Deinococcus radiodurans through targeted mutagenesis, chemiluminescence, and DNA damage analyses. Biochim. Biophys. Acta, 1770: 902–911.
  • Wakabayashi S, Matsubara H, Webster DA 1986. Primary sequence of a dimeric bacterial haemoglobin from Vitreoscilla Nature, 322: 481– 483.
  • Woese CR. 1987. Bacterial evolution . Microbiol. Rev, 51: 221–271.
  • Zhang P, Omaye ST 2000. Beta-carotene and protein oxidation: effects of ascorbic acid and alpha- tocopherol. Toxicology, 146: 37–47.
  • Zhang L, Yang Q, Luo X, Fang C, Zhang Q, Tang Y 2007. Knockout of crtB or crtI gene blocks the carotenoid biosynthetic pathway in Deinococcus radiodurans R1 and influences its resistance to oxidative DNA damaging agents due to change of free radicals scavenging ability. Arch. Microbiol, 188: 411–419.
KSÜ Tarım ve Doğa Dergisi-Cover
  • ISSN: 2619-9149
  • Yayın Aralığı: Yılda 6 Sayı
  • Başlangıç: 2018
Sayıdaki Diğer Makaleler

Potentilla recta L.'nin Antioksidan ve Antimikrobiyal Aktivitelerinin Değerlendirilmesi

Gökçe ŞEKER KARATOPRAK, Başak ÖKDEM, Selen İLGÜN, Müberra KOŞAR

Reyhan Bitkisinin ( Ocimum basilicum L.) Adventif Kök Kültürlerinde Rosmarinik Asit Üretim Olanaklarının ve Antioksidan Kapasitenin Araştırılması

İlhami KARATAŞ

Alüminyum’un Oreochromis niloticus’un Solungaç, Karaciğer ve Kas dokularındaki Birikimi ile Kitosan’ın Doku Alüminyum Birikimi Üzerine Etkileri

Deren CIVAOĞLU, Fahri KARAYAKAR, Bedii CICIK, Mustafa CANLI

Jersey Irkı Sığırlarda Süt Verim Özellikleri, Fenotipik, Genetik ve Çevresel Yönelimlerin Belirlenmesi

Dilek KABAKCI, Recep AYDIN

Farklı Biyosorbentler Kullanarak Su Ortamında Ağır Metallerin Biyosorbsiyon Metodu ile Giderilmesi

Mehmet Fırat BARAN, Zahir DÜZ, Ayşe BARAN, Cumali KESKİN, Necmettin AKTEPE

Biberiye [ Rosmarinus officinalis L.] Uçucu Yağının Callosobruchus maculatus (F.)’un Yumurta Bırakma Davranışına Etkisi ve Erginlere Karşı Toksisitesi

Fatma Nur ELMA, Hüseyin ÇETİN

Keçi Sütünde Isıl İşlem Sonrası Melatonin Seviyeleri: Toplam Protein İlişkisi

Medine İSPİR, Pınar PEKER AKALIN, Filiz KAZAK, Nuri BAŞPINAR

Afyonkarahisar İlinde Patates Üretiminin Ekonomik Analizi

Bektaş KADAKOĞLU, Bahri KARLI

Kadmiyum Ağır Metal Stresine Maruz Kalmış Ayçiçeği ( Helianthus annuus L.) Fidelerinin Metilasyon Modellemesi ve Epigenetik Analizi

Ekrem BOLUKBASI

Akabe Körfezi (Kızıldeniz) Fitoplanktonunun Ekolojik ve Fitocoğrafik Durumu ve Tür Kompozisyonu

Fatih ŞAHIN, Levent BAT, Dilek EDIGER, Tarıq AL-NAJJAR