The effect of blue light on unicellular organisms at transcriptome level

Canlılar, çevrelerindeki ışığı algılayarak metabolizmalarını ve fizyolojilerini bulundukları ortama uyum sağlayacak şekilde optimize ederler. Bununla beraber, ışık bütün canlılarda bulunan nükleik asitler, lipidler ve proteinler üzerinde zararlı etkilere de sebep olabilir. Güneş ışınlarının bu etkileri nedeniyle prokaryot ve ökaryot hücrelerde hayatta kalma stratejisi olarak ve metabolizmalarını adapta etmek amacıyla ışığı algılama ve tepki kapasitesi çok yaygınlaşmıştır. Bu tez çalışmasında RNA dizileme yöntemi kullanılarak tek hücreli canlılarda (Vibrio cholerae ve Cyanidioschyzon merolae) ışığın etkilediği yolaklar hesapsal yöntemler yardımıyla belirlenmiştir. C. merolae en ilkel fotosentetik ökaryotlardan biridir. Hem bir ekstremofil olması hem yosunlar ve kara bitkileri arasındaki evrimsel geçiş açısından önemli olması nedeniyle, ışığın değişen çevre koşullarında canlılık üzerindeki etkisini araştırmak için iyi bir model organizma olarak düşünülmektedir. Bu yüzden, biz bu canlıda kırmızı ve mavi ışık etkisini RNA dizileme yöntemini kullanarak inceledik. Sonuç olarak, bu canlının sahip olduğu 5103 genin % 35'i ve 155 transkripsiyon faktörün % 46'sının mavi ve kırmızı ışık tarafından düzenlendiği bulunmuştur. Bu canlıda herhangi bir kırmızı ışık fotoreseptörü bulunmamasına rağmen, kırmızı ışığın toplam genlerin % 22'sini düzenlemesi beklenmedik bir sonuç olarak not düşülmüştür. Işığın canlılar üzerindeki etkilerinden birinin de foto-oksidatif stress olduğu bilinmektedir. Yapılan analizler sonucunda C. merolae hücrelerinin gen transkripsiyonu düzeyinde verdiği ışık tepkisinin foto-oksidatif stres kaynaklı olmadığı tespit edilmiştir. Mavi ışık tarafından gen transkripsiyonu düzenlenen 3 kriptokrom geninin ise (CmPHR2, CmPHR3 ve CmPHR7), mavi ışığa bağlı bazı genlerin transkripsiyonunu düzenlediğini tahmin etmekteyiz. Ayrıca kırmızı ışık etkisindeki gen transkripsiyonlarındaki değişimin retrograde sinyal iletim mekanizmaları ile alakalı olabileceğine dair güçlü bir kanıt olarak düşünülebilir. İkini çalışma olarak, gen nakavt ve RNA dizileme yöntemlerini kullanarak fototrof olmayan bir bakteri olan V. cholerae'da ışığın gen transkripsiyonu üzerine etkisini araştırdık. Genom düzeyinde yapılan analizlerde genlerin % 6,3'ünün (222 gen) transkripsiyonunun mavi ışık tarafından düzenlendiği ortaya çıkmıştır. Bulunan bir diğer sonuç ise, bu düzenlemenin foto-oksidatif stress sonucu üretilen reaktif oksijen türevleri tarafından olduğu tespit edilmiştir. Elde edilen nakavt hücre hatları sayesinde 222 genin transkripsiyonunu düzenleyen mekanizma tam olarak ortaya çıkarılmıştır. Buna gore, anti-sigma faktörü olan ChrR (VC2301) ve metalo-regülatör protein olan MerR'in (VCA0056), hücresel koruma, DNA onarımı ve karbon metabolizmasında rol oynayan genlerin transkripsiyonunu düzenlediği bulunmuştur. Konak hücresi dışında doğal su ortamında uzun süreler ışığa maruz kalarak yaşayabilen bu canlının hayatta kalabilme stratejisi olarak gen düzeyinde böyle bir düzenlemeyi yaptığı düşünülmektedir.