Detection of somatic and gonadal mosaicism in Sparus auratus and Dicentrarchus labrax using polymerase chain reaction with random primers

Abstract

Ülkemizde ve dünyada yaygın olarak özel hazırlanmış havuzlarda bilimsel yöntemlerle balık üretme işi olan kültür balıkçılığında yetiştirilen balıkların çevresel ve kimyasal etkilere ne ölçüde maruz kaldığı ve bu etkiler sonucu balıkların genetik yapısında oluşan olumsuz değişiklik ve hasarların gösterilmesini amaçlayan çalışmamız, dünyada da, ülkemizde de bu düzeyde yapılan bilimsel temele dayalı bilinçlendirme amaçlı nadir çalışmalardandır.Kültür balıkçılığıyla elde edilen balıklar tüm dünyada ve ülkemizde tüketilen balıkların % 30'unu oluşturmaktadır. Özellikle ülkemizde yeni gelişmekte olan bu sektörde var olan balık çiftliklerinin neredeyse tamamı hiçbir kritere dayandırılmadan gelişigüzel kurulmuştur ve çevreye çok büyük zarar vermektedir. Ayrıca bu çiftliklerde balık yetiştirmek üzere belirlenmiş olan deniz suyu temizliği ve ortam koşullarının sürdürülebilir olması gibi çeşitli kriterlerin olmadığı bilinmektedir. Bu tip eksikler yanında yetiştirilme ortamına karışabilen bir takım kimyasallar tüm yetiştirilen balık türlerini olumsuz yönde etkilemektedir.Yapılan çalışmamızla öncelikli olarak belirlenen Çipura ve Levrek balıklarının bu etkenlerden kalıtım materyalimiz olan Deoksiribonüklikasit (DNA) ve yardımcısı Ribonükleikasit (RNA) seviyesinde etkilenme şekilleri, özellikle de hangi organ ve dokularının DNA ve RNA'larında daha fazla bozulma olduğu gösterilmektedir.Ülkemizde en çok tüketimi yapılan kültür balığı tipleri Çipura ve Levrek olduğu için çalışmamıza model organizma olarak bu balıklar seçilmiştir. Ayrıca bu balıkların diğer kültürü yapılan deniz canlılarına nazaran tüm mevsimlerde ulaşılabilir olması da diğer bir tercih nedenidir.Yapılan tüm denemeler ve optimizasyonlar sonucu iki balık türünde de DNA ve RNA düzeyinde ciddi bozulma olarak yorumlayabileceğimiz değişiklikler ve kararsızlıklar görülmüştür. En çok etkilenen dokunun ise tükettiğimiz kısmı olan kas dokusu olduğu görülmüştür. Ayrıca diğer bir etkilenen dokunun da gonad, üreme hücrelerini meydana getiren üreme organı olduğu görülmüştür. Bu dokudaki DNA ve RNA bozulmaları gelecek nesillere aktarılabilir, kalıtsal bozukluklar olabilecektir. DNA/RNA bazında en az bozulma gösteren dokuların ise iki balık türü için de beyin ve karaciğer olduğu görülmüştür. Bu dokuların diğer dokulara nispeten DNA hasarlarına karşı daha korunmuş olmalarının sebebi, beyin dokusunda bulunan kan-beyin bariyeri ve rejeneratif özelliği olan karaciğer dokusunun detoksifikasyondan sorumlu organ olması ve birçok metabolizma enzimi ile toksik maddelerle mücadele eden bir mekanizmaya sahip olmasıyla açıklanabilir.Teorik olarak aynı canlının DNA'sının bütün dokularda aynı olması beklenirken, RAPD-PZR sonuçlarında böyle olmadığı hatta her bir dokunun da çeşitli olası maruziyetler yüzünden mozaikleştiği ve tıpatıp aynı bantlaşmayı vermediği gözlemlenmektedir.

Maricultured fish species have a very important contribution for the food demand wordwide. Among the aquacultured species, sea bream (Sparus auratus L.) and sea bass (Dicentrarchus labrax L.) are among the most widely maricultured ones worldwide and in Turkey. Natural water sources in Turkey enable aquaculture, but still it is not at its climax, because of high number of parameters to be controlled, like the quality parameters of culture area, quality parameters for the feed of fish and the quality parameters of the cultured fish itself as the food.Environmental risks of aquaculture and environment?s impact on aquaculture both exist as a generalized term pollutant stress within a biological system and can be monitored at various levels starting from molecular level which is the earliest of biomarker signals. In this thesis our aim is to follow the various DNA and RNA level variations with modifications of RAPD-PCR and RT-RAPD-PCR profiles.DNA and RNA mutations can be innate, spontaneous and/or induced according to the causes and somatic and gonadal depending on the cell types they originate or occur. In this thesis the aim is to show only the extend of total genomic variation either innate or induced on various somatic tissues and gonads of cultured Sparus auratus L. and Dicentrarchus labrax L. samples collected from the same culture area at the same times of the year. DNA and RNA of organs and tissues from cultured fish: Sparus auratus and Dicentrarchus labrax have been analyzed by RAPD-PCR amplifications with 12 random primers. Among the 8 random 10-mer nucleotide primers tested, four that yield stable, well reproducible and differentiating profiles of amplification products were chosen for further genome-wide mosaicism analysis. With these primers, the differences in the RAPD and RT-RAPD profiles of some tissues were detected. These differences were associated with the modification of mobility or with the gain/loss of the fragment in the RAPD profile and could be caused by either genomic rearrangements or mutations involving the regions of DNA-primer pairing. Different epigenetic factors may also contribute to this process.