Molecular Biology and Genetics / Moleküler Biyoloji ve Genetik
Permanent URI for this collectionhttps://hdl.handle.net/11147/9
Browse
20 results
Search Results
Research Project Bor toksisitesinin moleküler mekanizmalarının araştırılması(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2014) Koç, Ahmet; Karakaya, Hüseyin ÇağlarBor doğada çoğunlukla borik asit formunda bulunmakta olup esansiyel bir bitki besinidir. Sadece bitkiler değil pek çok organizma metabolik faaliyetleri için bora ihtiyaç duymaktadır. Bor, az miktarlarda gerekli iken fazlalığı toksisite oluşturmaktadır ve bu toksisitenin mekanizması bilinmemektedir. Bor toksisitesinin moleküler mekanizmalarının araştırılması kapsamında kullanılan model sistem, bir maya olan Saccharomyces cerevisiae’dir. Maya tek hücreli ökaryotik bir canlıdır. Aynı zamanda pek çok hücresel sistem, maya ve diğer ökaryotlar arasında evolusyonel olarak belirgin bir şekilde korunmuştur. Dolayısıyla toksisite ve tolerans mekanizmalarının maya model organizması kullanılarak açığa çıkartılması, benzer mekanizmaların insanlarda ve bitkilerde tanımlanmasına da yol gösterici olması bakımından öneme sahiptir. Bor dirençliliği ve bor duyarlılığı sağladığı tespit edilen genlerle yapılan çalışmalar ile dirençlilik ve duyarlılık mekanizmaları aydınlatılmaya çalışılmıştır. Borun Gcn4 transkripsiyon faktörünü nasıl aktif hale getirdiğini anlamak için GCN4 promotor bölgesine bağlanabilen transkripsiyon faktör mutantları Gcn4 ve ATR1 ifadelenmeleri yönünden incelenmiştir ve sonuçlar hücre içi birtakım yolaklara işaret etmektedir. Hücre içi sinyal yolaklarından incelenen TOR, PKA ve SNF1 yolaklarının bor stresine yanıt mekanizmasında rol oynamaları muhtemeldir. Mevcut veriler ile borun yüksüz tRNA sinyali oluşturma mekanizması henüz anlaşılamamıştır. Ancak yüksüz tRNA’ların taşınımında rol oynayan GCN1 geninin, Gcn2 kinaz aktivitesi için gerekli olduğu bulunmuştur. Aynı zamanda bor toksisitesinin memeli hücrelerinde de maya hücrelerindekine benzer bir tepki yarattığı eIF2α fosfatlanması ile gösterilmiştir. Replikatif ve kronolojik yaşlanma deneylerine göre bor 1mM dan yüksek konsantrayonlarda yaşam süresini kısaltmakla birlikte mikromolar seviyede yaşam süresini uzatma yönünde etkileri bulunmuştur. Bor stresinde hücrede otofajinin indüklendiği de Atg8-GFP füzyon proteininin konfokal mikroskopta takip edilmesiyle ortaya çıkarılmıştır.Research Project Deniz pancarı bitkisinde mangan toleransında rol oynayan genlerin tanımlanması(TÜBİTAK - Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu, 2014) Karakaya, Hüseyin ÇağlarMangan (Mn+2) bitkide temel bir nutrienttir. Mn+2 seviyesinin artışı bitki hücrelerinde toksiktir. Metal tolerans proteini (MTP), kolaylaştırılmış katyon difüzyon protein ailesinin (CDF) bir üyesidir ve farklı bitki türlerinde metal homeostazisinde ve aşırı metal iyonlarının dışarı atılmasında önemli rolü vardır. Bu çalışmada Beta maritima’ dan iki MTP geni tespit ve karakterize edildi. Bu iki genin aşırı ifadelenmesi maya hücrelerinde Mn+2 toleransı sağlamıştır. Sekans analizleri BmMTP10 ve BmMTP11 in Mn-CDF aile üyesinden olduğunu göstermiştir. Bu proteinlerin fonksiyon analizleri, mayada ifadelendiğinde Mn+2 seviyesinin düşmesinde rol oynadığını göstermiştir. Proteinler Golgi aygıtında lokalize olmuştur. Mangan uygulamasından sonra BmMTP10 ifadelenmesi üç kat artmış olmasına rağmen BmMTP11 seviyesi değişmemiştir. Sonuçlarımız gösteriyor ki, B. maritima’ nın BmMTP10 ve BmMTP11 proteinleri Mn+2 detoksifikasyonu açısından önemli bir fonksiyona sahiptir.Research Project Borun biyolojik etki mekanizması; bor metabolizmasında rol oynayan genlerin bulunması(2010) Koç, Ahmet; Karakaya, Hüseyin ÇağlarBor bitkilerde ve hayvanlarda bulunan temel mikroelementlerden biridir ve biyolojik sistemlere sıvı ortamdan borik asit şeklinde alınır. Ancak borun hücre içerisindeki spesifik rolü ve bunların moleküler mekanizmaları bilinmemektedir. Bu proje kapsamında bor transportu ve fonksiyonunu anlamak amacıyla yapılan genetik çalışmalar ile model organizma olan maya hücrelerinde (Saccharomyces cerevisiae) bor dirençliliği ve duyarlılığı sağlayan genler tespit edildi. Bor metabolizmasında rol oynayan genleri tespit etmek için genomik ve proteomik yöntemler kullanıldı. İlk başta yüksek kopya sayılı genomik DNA kütüphanesi taranarak yabani tip hücreleri bora karşı dirençli hale getiren genler tespit edildi. Bu çalışmaların sonucunda ATR1 geninin kodladığı proteinin hücre içerisine giren boru hücre dışına pompalayarak bor dirençliliği sağlayan bir membran transport proteini olduğu tespit edildi. Daha sonra maya delesyon seti (4700 mutant) taranarak yabani tip hücrelerin yaşayamadığı toksik konsantrasyonlarda bor içeren ortamlarda büyüyebilen 6 delesyon mutantı tespit edildi. Benzer şekilde yabani tip hücrelerin etkilenmediği düşük borlu ortamlarda dahi büyüyemeyen 21 adet bor duyarlı delesyon mutantı elde edildi. Bu çalışmalara ilave olarak bor stresine maruz kalmış hücrelerin genomik ve proteomik ifadelenme profilleri incelendi. Bor stresine maruz bırakılmış hücrelerde ATR1 mRNA seviyesi yaklaşık 4 kat artmakta ve bu artış GNC4 transkripsiyon faktörü çıkartılmış hücrelerde gerçekleşmemektedir. Bor stresinde ATR1 ifadelenmesine paralel olarak amino asit sentezi yapan ve genel amino asit kontrol sistemine dahil olan genlerin ifadelenmeside ciddi derecede artış göstermektedir. Bor varlığında hücrelerin protein sentezi yapamadığı bor stresine maruz kalmış hücrelerde polizom analizleri, eIF2 apha altünitesinin fosfatlanması ve radyoaktif 35-S metiyonin işaretlemesi yöntemleri ile tespit edilmiştir. Ayrıca bora karşı dirençli olan 6 delesyon mutantında translasyon esnasında wobble baz modifikasyonu işleminden sorumlu genlerin olmayışı protein sentezi ve bor toksisitesi arasında bir ilişki olduğunu teyit etmektedir.Research Project Mayada bor dirençliği sağlayan genlerin bitki homologlarının fonksiyonel analizi(2011) Karakaya, Hüseyin Çağlar; Arslanoğlu, AlperBor canlılar için gerekli olan bir mineraldir ve biyolojik sistemlere sıvı ortamdan borik asit şeklinde alınır. Bor eksikliği veya fazlalığı hem bitkiler ve hemde hayvanlarda gelişme bozukluğuna sebeb verir. Yapılan araştırmalar borun bitkilerde hücre duvarı yapısına katıldığı, pollen tüpünün oluşmasında rol oynadığını, hayvanlarda ise hormonal regulasyon, üreme ve bazı minerallerin barsaklardan emiliminde rol oynadığını göstermiştir. Türkiye dünyadaki bor reservlerinin % 60 ına sahip bir ülke konumundadır. Ülke genelinde 3 milyon hektar tarım arazisinde bor fazlalığı görülmektedir. Orta Anadoludaki toprakların %18 bitkiler için toksik seviyede bor içermektedir. Bu gerçek ülkemizde tahıl ürünlerinin yetişmesinde verim kaybına sebep olmaktadır. Mayada (Saccharomyces cereviseae) yaptığımız ön çalışmalarda, bor transferinden ve borun hücre dışına atılmasından sorumlu bazı genler bulunmuştur. Bu projede, mayada bulduğumuz ATR1 geninin bitkilerdeki homologları araştırılmış ve bir genin (2At116) mayada bor toleransı sağladığı bulunmuştur. Bu gen, Arabidopsis thaliana bitkisinde aşırı ifadelendirildiğinde ise genin baskılanmasından dolayı bitkiyi bora dirençli hale getirmemiştir. Aynı zamanda, ATR1 genide Arabidopsis‘de aşırı ifadelendirilmiş ve 6mM bora dayanıklı bitkiler elde etmemizi sağlamıştır. ATR1 geninin daha güçlü promotırlar kullanılarak daha yüksek seviyedeki bor toleransı sağlayan bitkiler elde edilmesi mümkün olabilir.Research Project Beta Maritima Bitkisinde Tuz Toleransında Rol Oynadığı Düşünülen Üç Genin Karakterizasyonu(2016) Karakaya, Hüseyin ÇağlarTarım alanlarındaki aşırı tuz birikimi bitki büyümesini etkileyen başlıca negative etkenlerdendir. Tuzun oluşturduğu stres, bitkide homeostasisi ve gelişimi etkiler. Bazı bitkiler tuzun meydana getirdiği strese karşı dayanıklılk mekanizmaları geliştirmiştir. Bu projede, tuza dayanıklı olduğu bilinen Beta maritima bitkisinden tuz tolerans genlerinin karakterizasyonu ve izolasyonu gerçekleştirildi. Bu amaçla, bitki cDNAları mayada ekspres edildi ve koloniler toksik tuzlu ortamda büyütüldü. Elde edilen 3 kolonideki genlerden biri Sadenosyl methionine (SAM), diğer ikiside fonksiyonu bilinmeyen ve B1 olarak isimlendirdiğimiz bir gen olduğu görüldü. B1 in Arabidopsis homoloğu olan Sah7 genide klonlanıp karakterizasyon işlemleri yapıldı. mRNA transkript analizlerinde, B1 ve Sah7 mRNA seviyeleri yaprakta ve kökte tuz stresi altında indüklenmiştir. B1’i aşırı ifade eden maya hücrelerinin tuzlu ortamda yetiştirildikten sonraki tuz seviyeleri yabani tip mayayla karşılaştırıldıklarında, hücre içi tuz düzeyinde değişiklik olmadığı ve B1 proteininin sodyumun hücre içinde depolanmasında rol oynadığı düşünülmektedir. B1 ve Sah7 proteinleri, hücre içinde endomembran sistemlerinde lokalize olmuştur ve fazla tuzu golgi, endoplasmik retikulum gibi endomembran sistemlerinde depolayarak tuz toleransına yardımcı olma olasılıkları bulunabilir. Sonuçlarımız, fonksiyonu daha önce araştırılmamış olan B1 genininin Beta maritima bitkisinde tuz toleransında rol oynadığını göstermiştir.Research Project Afrika yeşil maymunu CV-1 hücre hatlarında, HIV-1 tat proteini varlığında üretilen SLPI proteininin insan hücre hatlarındaki üretiminin incelenmesi ve HIV-1 LTR promotoruna etkisinin araştırılması(2017) Arslanoğlu, Alper; Koç, Ahmet; Karakaya, Hüseyin ÇağlarProjemiz, HIV-1 enfeksiyonuna dirençli oldukları bilinen Afrika Yeşil Maymunu hücrelerinde daha önce varlığı tespit edilmemiş HIV-1 engelleyici protein veya proteinlerin varlığını araştırmayı amaçlamıştır. Söz konusu proteinlerin hücre içi bağışıklık mekanizmaları tarafından virüs varlığının algılanmasından sonra üretilmesi ihtimali göz önüne alındığında, HIV-1 ile enfekte olan hücrelerde ilk üretilen iki viral proteinden birisi olan Tat proteininin varlığı virüs enfeksiyonunun belirteci olabileceği düşünülmüştür. Bu bağlamda, iki boyutlu poliakrilamid jel elektroforezi ve kütle spektrometrisi kullanılarak yapılan proteomik ön çalışmalarımız, ardından da proje kapsamında yaptığımız Western blot ve gerçek zamanlı PZR çalışmaları neticesinde, maymun hücrelerinde SLPI proteininin HIV-1 Tat varlığında arttığı, ancak insan hücrelerinde herhangi bir değişiklik olmadığı gözlenmiştir. SLPI proteininin, Reporter gen kullanımıyla yapılan trankripsiyon transaktivasyon analizleri neticesinde HIV-1 promotoru üzerine baskılayıcı etkisi olduğu anlaşılmış, enfeksiyon deneylerinde de HIV-1 üretimini belirgin olarak azalttığı gösterilmiştir.Article Citation - WoS: 2Citation - Scopus: 2Identification of Novel Arsenic Resistance Genes in Yeast(Wiley, 2022) Işık, Esin; Balkan, Çiğdem; Karl, Vivien; Karakaya, Hüseyin Çağlar; Hua, Sansan; Rauch, Sebastien; Tamás, Markus J; Koç, AhmetArsenic is a toxic metalloid that affects human health by causing numerous diseases and by being used in the treatment of acute promyelocytic leukemia. Saccharomyces cerevisiae (budding yeast) has been extensively utilized to elucidate the molecular mechanisms underlying arsenic toxicity and resistance in eukaryotes. In this study, we applied a genomic DNA overexpression strategy to identify yeast genes that provide arsenic resistance in wild-type and arsenic-sensitive S. cerevisiae cells. In addition to known arsenic-related genes, our genetic screen revealed novel genes, including PHO86, VBA3, UGP1, and TUL1, whose overexpression conferred resistance. To gain insights into possible resistance mechanisms, we addressed the contribution of these genes to cell growth, intracellular arsenic, and protein aggregation during arsenate exposure. Overexpression of PHO86 resulted in higher cellular arsenic levels but no additional effect on protein aggregation, indicating that these cells efficiently protect their intracellular environment. VBA3 overexpression caused resistance despite higher intracellular arsenic and protein aggregation levels. Overexpression of UGP1 led to lower intracellular arsenic and protein aggregation levels while TUL1 overexpression had no impact on intracellular arsenic or protein aggregation levels. Thus, the identified genes appear to confer arsenic resistance through distinct mechanisms but the molecular details remain to be elucidated.Article Citation - WoS: 9Citation - Scopus: 10Characterization of Long Living Yeast Deletion Mutants That Lack Mitochondrial Metabolism Genes Dss1, Ppa2 and Afg3(Elsevier, 2019) Muid, Khandaker Ashfaqul; Kimyon, Önder; Reza, Shahadat Hasan; Karakaya, Hüseyin Çağlar; Koç, AhmetMolecular mechanisms of aging and longevity are still mostly unknown. Mitochondria play central roles in cellular metabolism and aging. In this study, we identified three deletion mutants of mitochondrial metabolism genes (ppa2 Delta, dss1 Delta, and afg3 Delta) that live longer than wild-type cells. These long-lived cells harbored significantly decreased amount of mitochondria] DNA (mtDNA) and reactive oxygen species (ROS). Compared to the serpentine nature of wild-type mitochondria, a different dynamics and distribution pattern of mitochondria were observed in the mutants. Both young and old long-lived cells produced relatively low but adequate levels of ATP for cellular activities. The status of the retrograde signaling was checked by expression of CIT2 gene and found activated in long-lived mutants. The mutant cells were also profiled for their gene expression patterns, and genes that were differentially regulated were determined. All long-lived cells comprised similar pleiotropic phenotype regarding mitochondrial dynamics and functions. Thus, this study suggests that DSS1, PPA2, and AFG3 genes modulate the lifespan by altering the mitochondrial morphology and functions.Correction Citation - WoS: 1Citation - Scopus: 2Corrigendum To “the Importance of Boron in Biological Systems” [j. Trace Elem. Med. Biol. 45 (2018) 156–162](Elsevier, 2019) Uluışık, İrem; Karakaya, Hüseyin Çağlar; Koç, Ahmet[No abstract available]Article Citation - WoS: 219Citation - Scopus: 242The Importance of Boron in Biological Systems(Urban und Fischer Verlag GmbH und Co. KG, 2018) Uluışık, İrem; Karakaya, Hüseyin Çağlar; Koç, AhmetBoron is an essential element for plants and probably essential for human and animal health. Boron has a broad range of physiological effects on biological systems at low concentrations, whereas it is toxic to at high concentrations. Eventhough there are many studies on boron's biological effects and toxicity, more information is needed to understand the mechanisms of its action. The aim of the current work is to review boron's function, transport and toxicity in different biological systems.