Kars-Iğdır (Türkiye) ekstrem topraklarından streptomyces bakterilerinin izolasyonu, karakterizasyonu, teşhisi ve sekonder metabolitlerinin araştırılması

Bu tez çalışmasında, aşırı tuzlu Iğdır/Tuzluca ve aşırı soğuk Kars/Sarıkamış yörelerinden elde edilen ekstrem toprak habitatlarından antibakteriyel metabolit üreten Streptomyces türlerinin izolasyonu, bu izolatların morfolojik, biyokimyasal ve moleküler düzeyde karakterizasyonu ile yüksek antibakteriyel aktivite gösteren sekonder metabolitlerin üretimi amaçlanmıştır. Ayrıca bu sekonder metabolitlerin karakterizasyonu üzerine çalışmalar yapılmıştır. Çalışmanın ilk aşamasında, belirtilen ekstrem habitatlardan alınan toprak örneklerinin fiziko-kimyasal özellikleri belirlenmiş ve seri dilüsyon ile yayma ve dökme plaka yöntemi kullanılarak olası Streptomyces izolatları elde edilmiştir. İzolatların test bakterilerine karşı antibakteriyel aktiviteleri incelenmiş ve etki spektrumları dikkate alınarak seçilen Streptomyces izolatlarının morfolojik ve biyokimyasal özellikleri tespit edilmiştir. Moleküler düzeyde tür tayini için 16S rRNA, rpoB ve recA gen bölgeleri dizilenmiş ve filogenetik analizler gerçekleştirilmiştir. Ayrıca seçili izolatın antibakteriyel metabolitleri, fermentasyon koşullarının optimize edilmesiyle en uygun ortam ve kültür süresi belirlenerek fermente edilmiştir. Elde edilen metabolit, kromatografik yöntemlerle saflaştırılmış ve yapısal özelliklerini aydınlatmak amacıyla ¹H-NMR ve FT-IR teknikleri ile analiz çalışmaları yapılmıştır. Çalışma neticesinde 34 Streptomyces izolatı elde edilmiş, bunlardan BH006, BH011, BH022, BH026 ve BH034'ün karşıt çizgi yöntemi sonucunda test bakterilerine karşı yüksek antibakteriyel aktivite gösterdiği belirlenmiştir. Bu izolatların oluşturduğu inhibisyon zon çapları sırasıyla; BH006 izolatı için Staphylococcus aureus'a karşı 24 mm, Bacillus cereus'a karşı 35 mm ve Escherichia coli'ye karşı 24 mm; BH011 izolatı için B. cereus'a karşı 15 mm; BH022 izolatı için S. aureus'a karşı 13 mm, B. cereus'a karşı 25 mm ve E. coli'ye karşı 16 mm; BH026 izolatı için S. aureus'a karşı 39 mm, B. cereus'a karşı 40 mm ve E. coli'ye karşı 37 mm; BH034 izolatı için ise S. aureus'a karşı 18 mm, B. cereus'a karşı 17 mm, Enterococcus faecalis'e karşı 11 mm ve E. coli'ye karşı 13 mm olarak ölçülmüştür. Uygulanan morfolojik ve biyokimyasal test sonuçlarına göre bu beş izolatın birbirinden farklı tür özellikleri sergilediği belirlenmiştir. Filogenetik analizler, BH006, BH011, BH022, BH026 ve BH034 izolatlarının sırasıyla Streptomyces ficellus, Streptomyces rochei, Streptomyces bikiniensis, Streptomyces gobitricini ve Streptomyces inhibens ile yakın benzerlik gösterdiğini ortaya koymuştur. Fermentasyon deneyleri, S. aureus, B. cereus, E. faecalis ve E. coli'ye karşı en yüksek antibakteriyel aktivitenin BH026 izolatının metabolitlerinden elde edildiğini göstermiştir. Bu izolat için GYM broth (glukoz, maya, malt özütü) optimal üretim besiyeri olarak tanımlanmış ve maksimum metabolit üretiminin 3. günde gerçekleştiği tespit edilmiştir. Ancak saflaştırma çabalarına rağmen, yetersiz verim nedeniyle aktif metabolitin kimyasal yapısı aydınlatılamamıştır. Buna ek olarak izole edilen Streptomyces türlerinin doğal mikrobiyal topluluk içindeki konumunu anlamak ve seçilen dört toprak örneğinin mikrobiyal çeşitliliğini ortaya koymak amacıyla metagenomik analiz yapılmıştır. Bu kapsamda topraklardan elde edilen total DNA, yeni nesil dizileme (NGS) teknolojisi ile dizilenmiş, ardından biyoinformatik analizlerle taksonomik sınıflandırma gerçekleştirilmiştir. Analiz sonucunda toplamda 22 şube (filum), 38 sınıf, 91 takım, 186 familya, 364 cins ve 662 tür düzeyinde çeşitlilik belirlenmiştir. Toplam cins sayısı örnekler arasında değişiklik göstermiş olup, tüm toprak örneklerinde baskın cinslerin Pasteurella ve Sphingomonas olduğu saptanmıştır.