The effects of Xenorhabdus and Photorhabdus bacterial secondary Leishmania tropica and determination of the bioactive compounds

Amaç: Xenorhabdus ve Photorhabdus cinslerine ait bakteri sekonder metabolitlerinin, insan protozoan parazitleri Acanthamoeba castellanii ve Leismania tropica'ya karşı biyoaktivitesinin tespit edilmesi. Materyal ve Yöntem: Tez çalışması kapsamında 5 adet Photorhabdus ve 22 adet Xenorhabdus bakteri türü kullanılmıştır. Çalışmada yabanıl tip bakterilerle biyoaktivite deneyleri tamamlandıktan sonra, en yüksek aktivite gösteren türlere ait promotor bölgesi değiştirilmiş mutant bakteriler elde edilmiştir. Bu bakteriler özel olarak tek bir sekonder metabolitin üretilmesinden sorumludur. Daha sonra mutant bakterilerle de biyoaktivite deneyleri tamamlanıp, antiprotozoal etkiden sorumlu maddelerin tespiti gerçekleştirilmiştir. XAD reçinesi yöntemi kullanarak bu maddelerin saflaştırılması da gerçekleştirilmiştir. Bulgular: Test edilen bakterilerden Photorhabdus'larda herhangi bir antiprotozoal aktivite görülmemişken, Xenorhabdus cinsine ait bazı türlerde yüksek antiprotozoal etki tespit edilmiştir. Mutant bakterilerle yürütülen deneyler sonucu etken biyoaktiviteden sorumlu maddelerin fabclavinler, xenocoumacinler ve PAX peptidler olduğu tespit edilmiştir. Sonuç: Bu çalışma sonucunda elde edilen veriler, belirlenen bu antiprotozoal birleşiklerin, gelecekte insan parazitlerinin baskılanmasında alternatif, yeni ve etkili ilaçların geliştirilmesi için önemli potansiyele sahip olduklarını ortaya koymuştur.Objective: Determination of the bioactivity of bacterial secondary metabolites obtained from bacteria belonging to the genera Xenorhabdus and Photorhabdus against human protozoan parasites Acanthamoeba castellanii and Leismania tropica. Material and Methods: The antiprotozoal activity of 5 Photorhabdus and 22 Xenorhabdus wild-type bacteria were investigated in bioactivity experiments. Then promotor exchanged mutants belonging to the some bioactive species with the highest activity were generated so that specific genes in these bacteria induced with L-arabinose could be used to demonstrate the activity of the corresponding secondary metabolite. Purification of these substances was also carried out using the XAD resin method. Results: Among the tested bacteria, Xenorhabdus species displayed high antiprotozoal activity against both protozoal parasites. No activity was observed in Photorhabdus species. Experiments with mutant bacteria revealed that the antiprotozoal bioactive compounds were fabclavins, xenocoumacins, xenorhabdins and PAX peptides. Conclusion: The data indicate that these determined antiprotozoal compounds have great potential in the development of new, alternative and effective drugs in the suppression of human parasites in the future.İÇİNDEKİLER KABUL VE ONAY .................................................................................................................i TEŞEKKÜR ............................................................................................................................ii İÇİNDEKİLER.......................................................................................................................iii SİMGELER VE KISALTMALAR DİZİNİ............................................................................v ŞEKİLLER DİZİNİ...............................................................................................................vii RESİMLER DİZİNİ...............................................................................................................ix ÇİZELGELER DİZİNİ............................................................................................................x ÖZET......................................................................................................................................xi ABSTRACT ..........................................................................................................................xii 1. GİRİŞ...................................................................................................................................1 1.1. Xenorhabdus ve Photorhabdus Bakteri Türleri ...............................................................2 1.2. Sekonder Metabolitler ve Üretim Mekanizması...............................................................5 1.2.1. Xenorhabdus ve Photorhabdus’lar Tarafından Üretilen Bazı Önemli Sekonder Metabolitler..................................................................................................................8 1.3. Acanthamoeba castellanii...............................................................................................13 1.4. Leishmania tropica .........................................................................................................17 2. KAYNAK ÖZETLERİ......................................................................................................24 3. MATERYAL VE YÖNTEM.............................................................................................26 3.1. Yabanıl Tip ve Mutant Bakterilerin Eldesi.....................................................................26 3.1.1. Yabanıl Tip Bakterilerin Eldesi...................................................................................26 3.1.2. Mutant Bakterilerin Eldesi ..........................................................................................28 3.2. Bakteri Supernantantlarının Eldesi.................................................................................32 3.2.1. Yabanıl Tip Bakterilerden Supernatant Eldesi ............................................................32 iv 3.2.2. Mutant Bakterilerden Supernatant Eldesi....................................................................33 3.2.3. Hfq Mutantlarına Ait Supernatantlardan Saf Madde Eldesi........................................34 3.3. Parazit Kültürlerinin Oluşturulması ...............................................................................34 3.3.1. Acanthamoeba castellanii Trofozoit Kültürü..............................................................34 3.3.2. Leishmania tropica Promastigot Kültürü ....................................................................35 3.4. In vitro Antiprotozoal Aktivite Deneyleri ......................................................................35 3.4.1. Acanthamoeba castellanii’ye Karşı Aktivite Deneyleri..............................................35 3.4.2. Leishmania tropica’ya Karşı Aktivite Deneyleri ........................................................37 3.5. İstatistik Analiz...............................................................................................................39 4. BULGULAR .....................................................................................................................40 4.1. Yabanıl Tip Bakterilerle Yapılan In vitro Antiprotozoal Aktivite Deneyleri ................40 4.1.1. Acanthamoeba castellanii’ye Karşı Yabanıl Tip Bakterilerle Yürütülen Aktivite Deneyleri....................................................................................................................40 4.1.2. Leishmania tropica’ya Karşı Yabanıl Tip Bakterilerle Yürütülen Aktivite Deneyleri ......................................................................................................................................44 4.2. Mutant Bakterilerle Yapılan In vitro Antiprotozoal Aktivite Deneyleri ........................48 4.2.1. Acanthamoeba castellanii’ye Karşı Mutant Bakterilerle Yürütülen Aktivite Deneyleri....................................................................................................................48 4.2.2. Leishmania tropica’ye Karşı Mutant Bakterilerle Yürütülen Aktivite Deneyleri.......51 4.3. Biyoaktif Ekstraktların Anti-protozoal Aktivitesi..........................................................53 5. TARTIŞMA.......................................................................................................................56 6. SONUÇ VE ÖNERİLER ..................................................................................................59 KAYNAKLAR......................................................................................................................60 BİLİMSEL ETİK BEYANI ..................................................................................................85 ÖZ GEÇMİŞ..........................................................................................................................8

Identification of Bacillus species isolated from soil and investigation of theirbiological properties

Bu  çalışmada,  Giresun  adasından  toplanan  toprak  örneklerinden  Bacillus  izolasyonu  yapılmıştır.  Bu  izolatlar morfolojik,  biyokimyasal  ve  moleküler  olarak  tanımlanmıştır.  Tanımlanan  Bacillus'larda  bazı  ekstrasellüler enzimlerinin  varlığı  kalitatif  olarak  incelenmiştir.  Ayrıca  Bacillus  izolatlarının  bazı  bakterilere  karşı  antibakteriyal aktiviteleri  agar  difüzyon  metoduna  göre  araştırılmıştır.  Sonuç  olarak  38  izolat  B. cereus  grubu  üyesi,  7  izolat  B. thuringiensis, 10 izolat B. megaterium, 6 izolat B. pumilus ve 12 izolat Bacillus sp. olarak tanımlanmıştır. Bacillus izolatlarının ekstrasellüler enzim aktivite sonuçları değerlendirildiğinde 38 izolatın amilaz, 53 izolatın lipaz/esteraz, 16 izolatın kitinaz, 7 izolatın ksilanaz, 2 izolatın pektinaz, 73 izolatın proteaz ve 35 izolatın selülaz enzim aktivitesi pozitif  olarak  bulunmuştur.  Çalışmada  kullanılan  Bacillus  izolatları  test  edilen  mikroorganizmaların gelişmelerini değişik oranlarda engellemiştir. Dokuz izolat yüksek antibakteriyal aktivite göstermiştir.In this study, Bacillus isolation were performed from soil samples collected from Giresun Island. These isolates were characterized  as  morphological,  biochemical,  and  molecular.  The  presence  of  some  extracellular  enzymes  in  the identified  Bacillus  isolates  were  qualitatively  investigated.  Furthermore  the  antibacterial  activities  of  the  Bacillus isolates against some bacteria were examined by the agar diffusion method. As a result 38 isolates were identified as the members of B. cereus group, 7 as B. thuringiensis, 10 as B. megaterium, 6 as B. pumilus, and 12 as Bacillus sp. When the extracellular enzyme activity results of the identified Bacillus isolates were evaluated, it was found that 38 of  these  have  amylase,  53  have  lipase/esterase,  16  have  chitinase,  7  have  xylanase,  2  have  pectinase,  73  have protease,  and  35  have  cellulase  positive  enzyme  activities.  The  Bacillus  isolates  used  in  this  study  inhibited  the growth of tested microorganisms in varying ratios. Nine isolates show high antibacterial activit

opraktan izole edilen Bacillus türlerinin tanımlanması ve biyolojik özelliklerinin araştırılması

Bu çalışmada, Giresun adasından toplanan toprak örneklerinden Bacillus izolasyonu yapılmıştır. Bu izolatlar morfolojik, biyokimyasal ve moleküler olarak tanımlanmıştır. Tanımlanan Bacillus’larda bazı ekstrasellüler enzimlerinin varlığı kalitatif olarak incelenmiştir. Ayrıca Bacillus izolatlarının bazı bakterilere karşı antibakteriyal aktiviteleri agar difüzyon metoduna göre araştırılmıştır. Sonuç olarak 38 izolat B. cereus grubu üyesi, 7 izolat B. thuringiensis, 10 izolat B. megaterium, 6 izolat B. pumilus ve 12 izolat Bacillus sp. olarak tanımlanmıştır. Bacillus izolatlarının ekstrasellüler enzim aktivite sonuçları değerlendirildiğinde 38 izolatın amilaz, 53 izolatın lipaz/esteraz, 16 izolatın kitinaz, 7 izolatın ksilanaz, 2 izolatın pektinaz, 73 izolatın proteaz ve 35 izolatın selülaz enzim aktivitesi pozitif olarak bulunmuştur. Çalışmada kullanılan Bacillus izolatları test edilen mikroorganizmaların gelişmelerini değişik oranlarda engellemiştir. Dokuz izolat yüksek antibakteriyal aktivite göstermiştir

Evaluation of different sponge types on the survival and infectivity of stored entomopathogenic nematodes

PubMed ID: 32027881Sponges are one of the cheapest and most suitable substrates used to formulate and/or store the infective juveniles (IJs) of entomopathogenic nematodes (EPNs). Our study investigated the survival and infectivity of the IJs on five different sponges compared to that in an aqueous suspension (control). The sponges were Oasis® floral, Nanosponge, ScotchbriteTM, or Lysol® and natural sea sponge. EPN species tested were Heterorhabditis bacteriophora, Steinernema carpocapsae and S. feltiae. The recovery efficiency of the IJs from sponges was initially assessed. Subsequently, IJs were stored in the sponges and placed in plastic bags or Falcon tubes and incubated at 10° or 27 °C for 8 months or 11 weeks, respectively. IJ survival and infectivity were monitored monthly for the 10 °C and weekly for 27 °C in these sponge types. The IJs were recovered from the sponges, and their survival was based on observing their movement under a dissecting microscope, and infectivity was based on larval mortality in Galleria mellonella. Recovery efficiency of IJs was best for the Oasis floral sponge for all nematode species ranging between 83 and 91%. The survival and infectivity of stored IJs in all sponge types and control for both 10° and 27 °C gradually decreased over time. IJs stored in Scotchbrite, Lysol, and Nanosponge had the best survival and infectivity, whereas Oasis floral and natural sea sponges showed the poorest results. After 8 months at 10 °C in plastic bags, the survival ratio of all IJs in these three sponges (Scotchbrite, Lysol, and Nanosponge) was approximately 55%. IJs in Scotchbrite and Nanosponge were also able to survive and retain their infectivity at 27 °C for 3 months. IJs stored in Falcon tubes had survival that ranged from 26 to 53% at 27 °C and 55 to 77% at 10 °C. H. bacteriophora IJs lost their infectivity when stored at 27 °C after 10 weeks. However, S. carpocapsae and S. feltiae exhibited 85% infectivity when stored in Scotchbrite and 50% in Nanosponge, respectively. Overall, sponges made from polyurethane (Scotchbrite) followed by melamine (Nanosponge) and cellulose (Lysol) are recommended for long-term nematode storage and transportation of nematode samples. However, Oasis floral sponge may be preferred for short-term IJ formulation for field applications because of easier recovery of IJs. © 2020 Elsevier Inc.Türkiye Bilimsel ve Teknolojik AraÅŸtirma Kurumu: 106T587 Adnan Menderes Ãœniversitesi: FEF-18036This study was supported by Aydin Adnan Menderes University, Turkey (Project number: FEF-18036 ) and TÜBITAK (Project number: 106T587 )

Antiprotozoal activity of different Xenorhabdus and Photorhabdus bacterial secondary metabolites and identification of bioactive compounds using the easyPACId approach

Natural products have been proven to be important starting points for the development of new drugs. Bacteria in the genera Photorhabdus and Xenorhabdus produce antimicrobial compounds as secondary metabolites to compete with other organisms. Our study is the first comprehensive study screening the anti-protozoal activity of supernatants containing secondary metabolites produced by 5 Photorhabdus and 22 Xenorhabdus species against human parasitic protozoa, Acanthamoeba castellanii, Entamoeba histolytica, Trichomonas vaginalis, Leishmania tropica and Trypanosoma cruzi, and the identification of novel bioactive antiprotozoal compounds using the easyPACId approach (easy Promoter Activated Compound Identification) method. Though not in all species, both bacterial genera produce antiprotozoal compounds effective on human pathogenic protozoa. The promoter exchange mutants revealed that antiprotozoal bioactive compounds produced by Xenorhabdus bacteria were fabclavines, xenocoumacins, xenorhabdins and PAX peptides. Among the bacteria assessed, only P. namnaoensis appears to have acquired amoebicidal property which is effective on E. histolytica trophozoites. These discovered antiprotozoal compounds might serve as starting points for the development of alternative and novel pharmaceutical agents against human parasitic protozoa in the future