METABOLİK MÜHENDİSLİĞİ YAKLAŞIMI İLE MAYADA LİKOPENİN MİKROBİYAL BİYOSENTEZİ

Abstract

Antioksidan özellikleri, gıda ve ilaç endüstrilerindeki uygulamalarıyla yaygın olarak tanınan değerli karotenoidleri üretmek için mikrobiyal biyosentez umut verici bir yoldur. Mikrobiyal biyosentez ile özellikle likopen üretimi çevre dostu, uygun maliyetli ve sürdürülebilir bir seçenektir. Bu tez, metabolik yolları ve mühendislik tekniklerini optimize ederek Saccharomyces cerevisiae'da CRISPR-Cas9 teknolojisi kullanılarak likopen üretimini amaçlamaktadır. Fırat Üniversitesi Biyomühendislik Bölümü Sentetik Biyoloji ve Metabolik Mühendisliği Laboratuvarı arşivindeki pAC-EHER-EBIidiYZ plazmidinden elde edilen crtI-crtE-crtB-idi genleriyle S. cerevisiae'da likopen eldesi için modüller tasarlanmıştır. Kullanılan farklı suşlar (IMX581 ve MT04) ve modül kombinasyonlarının likopen üretimi üzerindeki etkileri yüksek performanslı sıvı kromatografisi (HPLC)'nin likopen seviyelerini ölçmesi ile değerlendirilmiştir. 96. saatte 0,712 mg/L likopen üretimi olurken 240. saatte ise 0,750 mg/L likopen üretimi HPLC de ölçülmüştür. Bu tez çalışmasında, hem maya metabolizması anlayışı ilerletmekle hem de metabolik mühendisliğinin sentetik biyoloji ile desteklenerek endüstriyel biyoteknoloji penceresine yeni bakış açıları katmaktadır.

The microbial biosynthesis of valuable carotenoids, widely recognized for their antioxidant properties and applications in the food and pharmaceutical industries, offers a promising avenue for production. Particularly, lycopene production through microbial biosynthesis presents an environmentally friendly, cost-effective, and sustainable option. This thesis aims to optimize metabolic pathways and engineering techniques to enhance lycopene production in Saccharomyces cerevisiae using CRISPR-Cas9 technology. Modules designed for lycopene production in S. cerevisiae were constructed with the crtI-crtE-crtB-idi genes obtained from the pAC-EHER-EBIidiYZ plasmid archived in the Synthetic Biology and Metabolic Engineering Laboratory of the Department of Bioengineering at Firat University. The effects of different strains (IMX581 and MT04) and module combinations on lycopene production were evaluated by measuring lycopene levels using high-performance liquid chromatography (HPLC). At 96 hours, lycopene production was measured at 0.712 mg/L, while at 240 hours, lycopene production reached 0.750 mg/L as quantified by HPLC. This thesis contributes to advancing the understanding of yeast metabolism and bringing new perspectives to the industrial biotechnology field by combining metabolic engineering with synthetic biology.