Sentetik bir ekosistem oluşturarak çoğunluğu algılama mekanizmasına bağlı violasein üretimi

Violasein doğada bazı Gram-negatif bakteriler tarafından üretilen mavi-mor renkli doğal bir indol karbazol pigmenttir. Doğal bir mikrobiyal pigment olan violasein çeşitli bakteriler tarafından üretilmektedir ve en iyi bilinen tür Chromobacterium violaceum'dur. Violasein ciddi biyolojik aktiviteler göstermesinin yanısıra kozmetik, tıp, gıda ve tekstildeki endüstriyel uygulamalarda artan bir ilgiye sahiptir. Violasein üreten yabani doğal suşların kararsızlığı, pigment üretmeyen varyantlarının spontan oluşumu ve düşük verimliliği dolayısıyla violaseinin kararlı seri üretimi güçtür ve bu problem pigmentin endüstriyel potansiyeline rağmen pratikteki uygulamalarını sınırlandırmaktadır. Bu çalışmada violaseinin kararlı ve yüksek üretimi için endüstriyel olarak kabul edilebilir bir konak olarak Escherichia coli'de violasein biyosentetik yolağının yeniden inşaası sağlanmıştır. Çalışmada sentetik biyoloji ve metabolik mühendislik yaklaşımıyla violasein pigmentinin üretileceği sentetik bir ekosistem oluşturarak senkronize populasyon davranışının bir heterolog biyosentetik operonun pigment biyosentez verimi üzerine etkisinin araştırılması amaçlanmıştır. Sentetik ekosistemin koordineli populasyon davranışını kontrol etmek için violasein biyosentetik yolak, bir bakteriyel haberleşme sistemi olan çoğunluğu algılama mekanizması (Quorum Sensing) ile kontrol edilmiştir. Bunun için çoğunluğu algılama mekanizmasının kontrolü altındaki violasein biyosentetik yolak her biri ayrı hücreye yerleştirilecek şekilde iki modüle ayrılmıştır. Quorum Sensing promotoru (PluxI) tarafından kontrol edilen violasein yolak bir hücreye (alıcı hücre) yerleştirilirken bu mekanizmanın çalışması için gerekli olan difüze edilebilir sinyaller diğer hücreye (gönderici hücre) yerleştirilmiş olan modülden gönderilmiştir. Violasein pigmentinin heterolog üretimi için gerekli sinyal konsantrasyonu gönderici hücrenin konsantrasyonuna bağlı olduğundan alıcı hücredeki violasein biyosentezi gönderici hücrenin konsantrasyonuna bağlı olarak ve populasyon düzeyinde koordineli bir şekilde gerçekleşmiştir. Violasein pigmentinin üretimini sağlayacak bu sentetik ekosistem aynı zamanda ortamdaki sinyal molekülünün konsantrasyonunu belirleyen bir biyosensör olarak çalışabilir. Anahtar kelimeler: Sentetik biyoloji, metabolik mühendisliği, violasein, Quorum Sensing, ekosistem.