L-DOPA ve dopaminin bakteriyel biyosentezi

Abstract

ÖZET Yüksek Lisans Tezi L-DOPA VE DOPAMİN'IN BAKTERÎYEL BİYOSENTEZÎ UFUK ÖZER İnönü Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Biyoloji Anabilim Dalı 57 + x sayfa 2006 Danışman: Doç. Dr. Hikmet GEÇKÎL Bazı gram-negatif bakteriler tarafından üretilen L-DOPA başta Parkinson hastalığı olmak üzere birçok nörodejeneratif hastalıkların tedavisinde kullanılan önemli bir terapötik ajandır. L-DOPA'dan tek bir enzimatik basamakla yapılan dopamin ise akut dolaşım yetersizliği ve hipotansiyon tedavisinde kardiyo-stimulant olarak terapötik kullanıma sahip bir katekolamindir. L-DOPA ve dopaminin sentezi kimyasal (sentetik) veya farklı kaynaklardan gelen enzimlerle veya hücre kültürü ile yapılmaktadır. L- DOPA ve dopaminin sentezinden sorumlu enzimler çeşitli fiziksel (ısı, pH, oksijen) ve kimyasal (L-tirozin, monovalent katyonlar) faktörler ile regüle olmaktadırlar. İlk kez bu çalışmada bazı Gram-negatif bakterilerde {Citrobacter freundii, Enterobacter aerogenes, Pseudomonas aeruginosa, Erwinia herbicola) ve Gram-pozitif bir bakteri olan Streptococcus faecalis'de farklı kültür koşullan altında L-DOPA ve dopamin sentez oranlan karşılaştınlmalı olarak çalışılmıştır. En yüksek L-DOPA ve dopamin seviyeleri tirozin içeren zengin besi ortamında kültürlerin nispeten erken fazlarında (12 saat) kaydedilmiştir. Benzer şekilde, en yüksek tirozin fenol liyaz aktivitesi de bu kültürlerde gözlenmiştir. Ancak, benzer kültür koşullan altmda her bakterinin kendine has bir L-DOPA, dopamin ve enzim profiline sahip olduğu belirlenmiştir. En yüksek ve en düşük değerler sırası ile C. freundii ve P. aeruginosa için kaydedilmiştir. Çarpıcı olarak, L-DOPA üretimi için pek tanınmayan E. aerogenes en yaygın kullanılan bir bakteri olan E. herbicola'' ya. göre oldukça yüksek düzeyde L- DOPA üretmiştir. Ayrıca, hem L-DOPA ve hem de dopaminin aynı bakteri tarafından yapılmadığı genel kanısının tersine, C. freundii ve S. faecalis bakterilerinin her iki bileşiği de sentezlediği saptanmıştır. ANAHTAR KELİMELER: L-DOPA; Dopamin; Katekol; Tirozin; Tirozin fenol liyaz; Tirozin dekarboksilaz; Parkinson hastalığı. u

ABSTRACT Master Thesis BACTERIAL BIOSYNTHESIS OF L-DOPA AND DOPAMINE UFUK ÖZER Department of Biology Institute of Natural Sciences Inonu University 57 + x pp. 2006 Supervisor: Hikmet GEÇKİL, Associate Professor L-DOPA, produced by several Gram-negative bacteria, is an important therapeutic agent used for many neurodegenerative diseases, especially Parkinson disease. Another important drug, dopamine, is a catecholamine made from L-DOPA by a single enzymatic step and has therapeutic mode of action in acute circulation disorder and has been applied as a cardio vascular stimulant. Both L-DOPA and dopamine are synthesized either chemically or through the use of bacterial enzymes or bacterial cells themselves. The enzymes for production of L-DOPA and dopamine are regulated with various physical (temperature, oxygen, pH) and chemical (L-tyrosine, monovalent cations) factors. First time in this study L-DOPA, dopamine and tyrosine phenol lyase (TPL), the enzyme catalyzing the conversion of L-DOPA to dopamine, were studied comparatively in several Gram-negative bacteria (Citrobacter freundii, Enterobacter aerogenes, Pseudomonas aeruginosa, Erwinia herbicola) and a Gram-positive bacterium (Streptococcus faecalis) grown under various culture conditions. The highest L-DOPA and dopamine levels in general were observed in relatively early phase (12 h) of cultivation in nutrient rich medium supplemented with L-tirozin. Similarly, TPL activity was also highest in the same cultures. However, all bacteria showed distinct L-DOPA, dopamine and the enzyme profiles under similar culture conditions. The highest and lowest rates were determined for C. freundii and P. aeruginosa, respectively. Noteworthy, E. aerogenes which is not a common strain for production of L-DOPA, had substantially higher levels of this compound than E. herbicola, the most preferred bacterium in this regard. Furthermore, a bacterium (C. freundii and S. faecalis) was determined to produce both L-DOPA and dopamine which were generally been known as compounds synthesized in different bacteria. KEY WORDS: L-DOPA; Dopamine; Catechol; Tyrosine; Tyrosine phenol lyase; Tyrosine decarboxylase; Parkinson disease. m