Farklı azot kaynakları kullanılarak çoğaltılan cereibacter sphaeroides O.U.001'in RNA-seq bazlı transkriptom profili

Basit Öğe Kaydı
dc.authorid0000-0001-9825-8883
dc.contributor.advisorKars, Gökhan
dc.contributor.authorBaştutan, Merve
dc.date.accessioned2025-09-30T12:19:38Z
dc.date.available2025-09-30T12:19:38Z
dc.date.issued2025
dc.date.submitted2025
dc.departmentNEÜ, Fen Bilimleri Enstitüsü, Moleküler Biyoloji ve Genetik Anabilim Dalı
dc.descriptionYüksek Lisans Tezi
dc.description.abstractFotosentetik bakteri grubunda yer alan ve mor kükürt içermeyen (PNS) gram negatif bir bakteri olan Cereibacter sphaeroides O.U.001 (Rhodobacter sphaeroides O.U.001) çeşitli fizyolojik şartlarda yaşamını devam ettirebilir. Genellikle göllerde ve sulak alanlarda bulunan bu bakteri hidrojen (H2), B12 vitamini, koenzim Q10, poli-β-hidroksibutirat (PHB) üretimi ve azot (N2) fiksasyonu gibi çok yönlü metabolizmaya sahiptir. Atmosferin çoğunu oluşturan N2 gazı birçok organizma tarafından doğrudan kullanılamaz. Diazotroflarda bulunan nitrojenaz enzimi ATP kullanarak N2’nin erişebilir olan amonyağa (NH3) indirgemesini katalizler. Canlılarda molibden (Mo), vanadyum (V) ve sadece demir (Fe) içeren nitrojenaz olmak üzere üç çeşit nitrojenaz enzimi mevcuttur. Bu çalışmanın amacı, C. sphaeroides’in diazotrofik koşullar altındaki transkriptomik profilini analiz ederek, gen ekspresyon düzeylerindeki farklılıkların karşılaştırmalı olarak belirlenmesidir. Bu kapsamda üç farklı azot kaynağı (glutamat, N2 ve NH4) içeren besiyerlerinde çoğaltılan C. sphaeroides’ten RNA izolasyonu yapılarak RNA-seq tabanlı karşılaştırmalı transkriptom analizleri yapıldı. Transkriptomik analiz sırasında her bir transkript üzerindeki okuma sayıları ve ardından ilgili transkriptin uzunluğuna göre normalize edilerek “Reads Per Kilobase” (RPK) değerleri elde edildi. Bu değerler ardından toplam okuma sayısına göre tekrar normalize edilerek “Transcripts Per Million” (TPM) değerleri çıkarıldı. Çalışma kapsamında istatiksel olarak anlamlı sonuçlar elde etmek için 3 farklı grup içinde 9 farklı numunenin RNA dizilemesi gerçekleştirildi. Numuneler arasında gen ekspresyon analizine yönelik profil benzerliklerin anlaşılması için temel bileşen analizi (Principal Component Analysis, PCA) ve örnekler arasında en fazla varyasyon gösteren genlerin ekspresyon profillerini göstermek için ısı grafiği (heatmap) oluşturuldu. Normalize edilmiş okuma sayıları üzerinden, deney grupları arasındaki istatistiksel olarak anlamlı ekspresyon değişikliklerini tespit etmek için üç ayrı test grubu için diferansiyel ekspresyon analizi yapılmıştır. Her bir test grubu için tüm genlerin logFC ve “False Discovery Rate” (FDR) değerlerine göre dağılımları volkan gösterimi ile görselleştirildi. Son analiz olarak en düşük FDR değerine sahip genlerden normalize edilmiş okuma değerlerine göre kutu dağılım grafikleri gösterildi. Ayrıca transkriptomik analizi desteklemesi adına bu üç farklı koşulda çoğaltılan C. sphaeroides’teki nifH gen ekspresyon seviyesi qPCR ile tespit edildi. qPCR sonuçlarına göre nifH geninin ekspresyonu glutamat koşuluna kıyasla N2 koşulunda 1.5 kat bir artış, glutamat koşuluna kıyasla NH4 koşulunda 0.01 kat artış ve NH4 koşuluna kıyasla N2 koşulunda 150 kat bir artış elde edildi. Transkriptomik ve qPCR sonuçlarına göre özellikle azot fiksasyonundan sorumlu genlerin N2 fiksasyon koşulunda aşırı ifadesi meydana gelirken NH4 koşulunda ise bu genlerde baskılanma meydana geldiği tespit edildi.
dc.description.abstractCereibacter sphaeroides O.U.001 (Rhodobacter sphaeroides O.U.001), a gram-negative and purple non-sulfur bacteria bacterium classified among photosynthetic bacteria is capable of surviving under various physiological conditions. Commonly found in lakes and wetlands, this bacterium possesses a versatile metabolism, enabling the production of hydrogen (H₂), vitamin B₁₂, coenzyme Q10, poly-β- hydroxybutyrate (PHB), and the fixation of nitrogen (N₂). Although N₂ gas constitutes the majority of the atmosphere, it cannot be directly utilized by most organisms. In diazotrophs, the enzyme nitrogenase catalyzes the ATP-dependent reduction of N₂ to its bioavailable form, ammonia (NH₃). There are three types of nitrogenase enzymes in living organisms, classified based on their metal cofactors: molybdenum (Mo), vanadium (V), or iron (Fe). The aim of this study is to analyze the transcriptomic profile of C. sphaeroides under diazotrophic conditions and to comparatively assess differential gene expression levels. To this end, C. sphaeroides was cultured in media containing three different nitrogen sources (glutamate, N₂, and NH₄⁺), and total RNA was extracted for RNA-seq-based comparative transcriptomic analysis. During the transcriptomic analysis, the read counts mapped to each transcript were normalized based on transcript length to obtain Reads Per Kilobase (RPK) values. These values were further normalized to the total read count, yielding Transcripts Per Million (TPM) values. To ensure statistically significant results, RNA sequencing was performed on 9 different samples across 3 experimental groups. Principal Component Analysis (PCA) was used to assess the expression profile similarities among samples, and a heatmap was generated to visualize the expression profiles of the most variably expressed genes. Differential expression analysis was conducted for each of the three comparison groups using normalized read counts to identify statistically significant changes in gene expression. For each comparison, volcano plots were generated based on the log fold change (logFC) and False Discovery Rate (FDR) values of all genes. Additionally, boxplot distributions were generated for selected genes with the lowest FDR values based on their normalized read counts. To support the transcriptomic data, the expression level of the nifH gene was also quantified using qPCR in C. sphaeroides cultured under the three different nitrogen conditions. According to qPCR results, nifH expression increased 1.5-fold under N₂ conditions compared to glutamate, 0.01-fold under NH₄⁺ compared to glutamate, and 150-fold under N₂ compared to NH₄⁺ conditions. Both transcriptomic and qPCR analyses revealed that genes responsible for nitrogen fixation were highly upregulated under N₂ conditions, while being repressed under NH₄⁺ conditions.
dc.description.sponsorshipBu tez çalışması Necmettin Erbakan Üniversitesi Bilimsel Araştırma Projeleri (BAP) Koordinatörlüğü tarafından 23YL15004 numaralı proje ile desteklenmiştir.
dc.identifier.citationBaştutan, M. (2025). Farklı azot kaynakları kullanılarak çoğaltılan cereibacter sphaeroides O.U.001'in RNA-seq bazlı transkriptom profili. (Yayımlanmamış yüksek lisans tezi). Necmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü Moleküler Biyoloji ve Genetik Anabilim Dalı, Konya.
dc.identifier.urihttps://hdl.handle.net/20.500.12452/19801
dc.language.isotr
dc.publisherNecmettin Erbakan Üniversitesi, Fen Bilimleri Enstitüsü
dc.relation.publicationcategoryTez
dc.rightsinfo:eu-repo/semantics/embargoedAccess
dc.subjectAzot
dc.subjectCereibacter Sphaeroides
dc.subjectNitrojenaz
dc.subjectRNA-Seq
dc.subjectqPCR
dc.subjectNitrogen
dc.subjectNitrogenase
dc.titleFarklı azot kaynakları kullanılarak çoğaltılan cereibacter sphaeroides O.U.001'in RNA-seq bazlı transkriptom profili
dc.title.alternativeRna-seq based transcriptome profiling of cereibacter sphaeroides O.U.001 grown using different nitrogen sources
dc.typeMaster Thesis

Dosyalar

Orijinal paket
Listeleniyor 1 - 1 / 1
Küçük Resim
İsim:
MerveBaştutan_YL_2025.pdf
Boyut:
4.33 MB
Biçim:
Adobe Portable Document Format
Açıklama:
Yüksek Lisans Tezi
İndir
Lisans paketi
Listeleniyor 1 - 1 / 1
Küçük Resim Yok
İsim:
license.txt
Boyut:
1.17 KB
Biçim:
Item-specific license agreed upon to submission
Açıklama:
İndir

Koleksiyon

Fen Bilimleri Enstitüsü Tez Koleskiyonu