Borik asit ve bazı türevlerinin saccharomyces cerevisiae üzerindeki biyokimyasal etkileri

Abstract

Bor, biyolojik önemi tartışılmaz ve yaygın kullanımı ile en önemli elementlerden biridir. Bor elementinin en çok çalışılan türevleri borik asit ve tuzlarıdır. Bu çalışma kapsamında, borik asit ve lityum tuzu lityum metaboratın Saccharomyces cerevisiae BY4741 suşunun canlılık, enzimatik antioksidan savunma sistemi, lipid hasarı, hücre yüzey morfolojisi ile bazı pro- ve anti-apoptotik gen ekspresyonları üzerindeki etkileri araştırılmıştır. Çalışılan tüm derişimleri için borik asit S. cerevisiae mayasına karşı toksik etki gösterirken, lityum metaborat en yüksek derişimde bile hücre canlılığını etkili bir şekilde inhibe edememiştir. Ayrıca lityum metaboratın kullanılan derişimine bağlı olarak maya hücre proliferasyonu ve metabolik aktivitesi üzerinde zıt etki gösterdiği gözlemlenmiştir. Borik asit muamelesi sonucunda maya süperoksit dismutaz ve glutatyon S-transferaz aktiviteleri önemli ölçüde indüklenmiştir. Ancak bu indüksiyonlar, hücreleri borik asit kaynaklı lipid peroksidasyonundan koruyamamıştır. Lityum metaborat muamelesi sonucu indüklenen tek enzim glutatyon S-transferaz iken mutant suşlar ile yapılan deneyler glutatyon sentaz ve tiyoredoksin-disülfid redüktaz enzimlerinin de lityum metaborata karşı hücreyi koruduğuna işaret etmiştir. Sırasıyla borik asit ve lityum metaborat ile muamele edilen maya hücrelerinde nekrotik ve erken apoptotik mekanizmaların tipik morfolojileri taramalı elektron mikroskobisi ile görüntülenmiştir. Her iki ajan için, ekspresyon düzeyleri incelenen genlerden pro-apoptotik AIF1 ve NDI1 ile anti-apoptotik BIR1’in ekspresyonlarında kontrole kıyasla artışlar belirlenmiştir. Sonuç olarak sunulan tez çalışması, bor ve türevlerine karşı oldukça toleranslı olduğu bilinen S. cerevisiae mayası üzerinde yürütülen sınırlı sayıdaki araştırma sonuçlarına önemli yeni bulgular eklemektedir

Boron is one of the most important elements with its indisputable biological importance and widespread use. The most studied derivatives of boron are boric acid and its salts. In this study, the effects of boric acid and its lithium salt lithium metaborate on viability, enzymatic antioxidant defense system, lipid damage, cell surface morphology and some pro- and anti-apoptotic gene expressions of Saccharomyces cerevisiae BY4741 strain were investigated. For all concentrations studied, boric acid was toxic to S. cerevisiae yeast, while lithium metaborate could not effectively inhibit cell viability even at the highest concentration. In addition, it was observed that lithium metaborate had an opposite effect on yeast cell proliferation and metabolic activity, depending on the studied concentration. As a result of boric acid treatment, yeast superoxide dismutase and glutathione S-transferase activities were significantly induced. However, these inductions failed to protect cells from boric acid-induced lipid peroxidation. While the only enzyme induced by lithium metaborate treatment was glutathione S-transferase, experiments conducted with mutant strains indicated that glutathione synthase and thioredoxin-disulfide reductase enzymes also protected the yeast cell against lithium metaborate. Typical morphologies of necrotic and early apoptotic mechanisms were visualized by scanning electron microscopy in yeast cells treated with boric acid and lithium metaborate, respectively. For both agents, increases were determined in the expression levels of pro-apoptotic AIF1 and NDI1, and anti-apoptotic BIR1 genes compared to the untreated control group. As a result, the thesis presents important new findings to the limited number of studies conducted on the effects of bor and its derivatives on yeast S. cerevisiae, which is known to be highly tolerant to these agents.