Streptomyces alboniger BA2'nin yeni doğal ürünlerinin karakterizasyonu ve biyolojik aktiviteleri

Doğal ürünler, bitkiler, mantarlar ve mikroorganizmalar tarafından üretilen ve farklı biyoaktivitelere sahip sekonder metabolitlerdir. Bunların içerisinde mikrobiyal metabolitler, çeşitli kimyasal yapılara sahip olup, antimikrobiyal, antikanser, antiviral ve antidiyabetik gibi pek çok farklı biyolojik aktiviteye sahip oldukları için hastalıklarla mücadelede ilaç olarak kullanılırlar. Aktinomisetler, doğal mikrobiyal metabolitlerin önemli bir kaynağını oluşturur ve bunların içerisinde özellikle Streptomyces türleri biyoaktif ürünlerin en önemli kaynakları arasındadır. Bu bakteriler tarafından üretilen streptomisin, sefalosporin, kloramfenikol ve tetrasiklin gibi antibiyotikler tıpta antibiyotik çağını başlatmıştır. Antibiyotiklerin aşırı kullanımı, bakteriler arasında direncin hızla yayılmasına neden olmakta ve her geçen gün yeni antibiyotik direncine sahip hastane patojenlerine rastlanmaktadır. Bu yüzden, çeşitli etki mekanizmalarına sahip yeni antimikrobiyal bileşiklerin keşfedilmesi bir ihtiyaç haline gelmiştir. Farklı kimyasal yapılara sahip yeni antibiyotiklerin keşfedilmesi için farklı stratejiler mevcuttur. Bunlar arasında, farklı ve sıradışı ortamlardan yeni bakterilerin izolasyonu, bunların yenilikçi kültür stratejileri ile üretilmesi ve ürettikleri metabolitlerin omik yaklaşımlar kullanılarak hızlı ve doğru biçimde tanımlanması gelmektedir. Genomik ve metabolomik yaklaşımlar kullanılarak son yıllarda kayda değer sayıda ve çeşitte yeni biyoaktif metabolit keşfedilmiştir. Araştırma grubumuz tarafından daha önce bitki köklerinden izole edilmiş, tanımlanmış ve genom dizilimi yapılmış olan Streptomyces alboniger BA2 bakterisinin genomunda sekonder metabolitlerin sentezinden sorumlu biyosentetik gen kümelerinin (BGC) yüksek sayıda olduğu, fakat kültür ortamında bu gen kümelerinin çoğunun aktif olmadığı tespit edilmiştir. Bu bilgiler ışığında, bu çalışmadaki amacımız; S. alboniger'ın farklı kültür stratejileri ile biyosentetik gen kümelerinin aktive edilerek yeni doğal ürünleri üretme potansiyellerinin açığa çıkarılmasıdır. Bu amaçla, S. alboniger, İndol Asetik Asit (IAA) ve Jasmonik Asit (JA) gibi iki farklı bitki hormonu varlığında katı ve sıvı kültür rejimlerinde üretilmiş, metabolitleri organik solventler ile elde edilmiş, özütlerin antibakteriyel aktiviteleri tespit edilmiş ve içerisindeki metabolitler LC-MS/MS kullanılarak analiz edilmiştir. S. alboniger BA2, M2 sıvı besiyerinde farklı konsantrasyonlarda IAA ve JA varlığında durağan faza kadar üretildi. Kültürler etil asetat ile ekstrakte edilerek disk dizfüzyon yöntemi ile antimikrobiyal aktivite incelendi. Antimikrobiyal aktivite taraması için altı farklı test organizması kullanıldı. S. alboniger BA2 aynı zamanda IAA ve JA içeren M2 katı besiyerlerinde üretildi ve çarpraz çizgi yöntemiyle test organizmalarına karşı in vivo olarak analiz edildi. Özütlerin içerdiği bileşikler LC-MS/MS verilerinin GNPS veri tabanında bulunan bileşik kütüphanelerinde incelenmesi ile tespit edildi. Sıvı besiyerinde üretilen S. alboniger BA2'nin Gram negatif ve Gram pozitif test organizmalarına karşı geniş spektrumda ve etki gücü yüksek bir antimikrobiyal aktiviteye sahip olduğu görüldü. Bitki hormonu varlığında kontrole göre antimikrobiyal etkide bir artış gözlenmemiş olsa da, metabolomik çalışmaların sonuçlarında bitki hormonları varlığında Streptomyces sp. BA2 tarafından sıvı ve katı besiyerlerinde daha önce bu izolatta tespit edilmemiş bileşiklerin varlığı gözlemlendi. Sadece IAA varlığında futalosine, 3-hydroxyoctanoic acid ve quinoxaline-2-carboxylic acid, sadece JA varlığında ise futalozin gibi mikrobiyal metabolitlerin derplike olduğu görüldü. Katı kültürden yapılan antimikrobiyal metabolit analizlerinde, JA varlığında biraraya getirilen S. alboniger BA2 izolatı ve test organizmalarından, E. coli'ye karşı geliştirilen zondan taxifolin, E. coli ve K. Pneumoniae'ye karşı geliştirilen zondan ise GNPS veri tabanında yer alan fakat yapısı henüz aydınlatılmamış B27A19 isimli yeni bileşik de dereplike oldu. Mevcut çalışma, yalnızca S. alboniger BA2 izolatından daha önce keşfedilmemiş antimikrobiyal aktiviteler ve yeni metabolitler ortaya koyması açısından değil, aynı zamanda yenilikçi kültür stratejileri ve farklı kültür rejimlerinde mikrobiyal metabolit üretim profillerinin değişiklik gösterdiğini ortaya koyması açısından önem arz etmektedir.