Beyşehir kurbağası (Pelophylax caralitanus) üzerine kriyobiyoloik araştırmalar

Abstract

Bu araştırmada, Ova kurbağalarından ve Türkiye'de endemik olarak yaşayan Pelophylax caralitanus türünün, kış döneminde maruz kaldıkları donma derecesindeki sıcaklıklarda hayatta kalmasını ve bu düşük sıcaklık maruziyetine karşı hayatta kalma stratejisi araştırılmıştır. Bu araştırmada, P. caralitanus türüne ait bireylerin dehidrasyon, donma ve anoksi koşullarıyla karşılaştığında; kriyoprotektan olarak görev yapan glikozun kan, karaciğer ve iskelet kası dokularındaki seviyeleri, karaciğer ve iskelet kası dokularındaki su miktarı, bireylerin soğuk maruziyeti öncesi ve sonrası vücut ağırlıklarındaki değişiklikler ve amfibilere özgü antifriz proteinlerin (AFP'ler; FR10, Fr47 ve Li16) transkript ekspresyon seviyeleri incelendi.Soğuk stresi esnasında P. caralitanus'un kanında bulunan glikoz seviyesi 2,32 kat (2,01 mL- 1'den 4,66 μmol mL- 1'ye) artış göstermiştir. Kanda bulunan glikoz düzeyi, oksijensizlik stresi altna (1,98 µmol mL-1 ) ve dehidratasyon stresi altında ise (1,28 µmol mL-1) artış göstererek stres koşullarına karşı cevap verdiği tespit edildi. Donma stresi sonrası karaciğer dokusundaki glikoz seviyesi 6,2 kat, dehidrasyon stresi sonrası 5,01 kat ve anoksia stresi sonrası ise 2,9 kat artış göstermiştir.Tüm stres ve yeniden normale gruplarındaki bireylerden alınan kan örneklerinde fr47 genin ifadesi yukarı yönde düzenlendiği tespit edildi. Donma grubunda bulunan bireylerde fr47 geninin ifadesi 1,52 kat, çözünme grubunda bulunan bireylerde 1,71 kat, dehidrasyon grubundaki bireylerde 1,37 kat, rehidrasyon grubundaki bireylerde 1,19 kat, anoksia grubundaki bireylerde 0,773 kat, reoksia grubundaki bireylerde ise fr47 geninin ifadesi 0,381 kat yukarı yönde artış göstermiştir.Çalışmamızın sonucu olarak Afyonkarahisar Eber Gölü ve çevresinden yakalanan endemik Pelophylax caralitanus türünün, sert sayılabilecek 0 °C' nin altında kış koşullarında hayatta kalabildiğini ve bu hayatta kalımı sağlayan en büyük etkenin, bir kriyoprotektan olan glikozun ve amfibilere özgü antifiriz proteinlerinin (AFP) bireylerde mevcut olmasından dolayı olduğu tespit edilmiştir. AFP'lerin genomik, transkriptomik ve proteomik araştırmalarının biyoinformatiği üstüne yoğunlaşılmasını sayesinde, AFP'lerin buz kristallerine bağlanma ve test etme mekanizmalarının aydınlatılmasının sağlanacaktır. Bu sayede günümüz biyoteknolojisi ve uzay teknolojisi alanında faydalı gelişmeler sağlanacaktır.

In this study, the survival of plain frogs and Pelophylax caralitanus, which is endemic in Turkey, in freezing temperatures during winter and their survival strategy against this low temperature exposure were investigated. In this study, when individuals belonging to the P. caralitanus species encountered dehydration, freezing, and anoxia conditions, the levels of glucose acting as a cryoprotectant in the blood, liver, and skeletal muscle tissues, and the amount of water in the liver and skeletal muscle tissues, before cold exposure of individuals Changes in body weights and transcript expression levels of amphibian-specific antifreeze proteins (AFPs; FR10, Fr47, and Li16) were examined.During cold stress, the glucose level in the blood of P. caralitanus increased by a factor of 2.32 (from 2.01 mL-1 to 4.66 mol mL-1). It was determined that the glucose level in the blood increased under anaerobic stress (1.98 mol mL1) and under dehydration stress (1.28 mol mL1) and responded to stress conditions. The glucose level in the liver tissue increased 6.2 times after freezing stress, 5.01 times after dehydration stress, and 2.9 times after anoxia stress.It was determined that the expression of the fr47 gene was upregulated in blood samples taken from individuals in all stress and re-normalization groups. Expression of the fr47 gene in individuals in the freezing group is 1.52 times, in individuals in the thawing group 1.71 times, in individuals in the dehydration group 1.37 times, in individuals in the rehydration group 1.19 times, in individuals in the anoxia group 0.773 times, in individuals in the reoxia group the expression of the fr47 gene It increased 0.381 times upwards.As a result of our study, it was found that the endemic Pelophylax caralitanus, which was caught in Afyonkarahisar Eber Lake and its surroundings, can survive in winter conditions below 0 °C, which can be considered harsh, and that the biggest factors that ensure this survival are glucose, a cryoprotectant, and amphibian-specificIt has been determined that antifreeze proteins (AFP) are present in individuals.Concentrating on the bioinformatics of genomic, transcriptomic, and proteomic research of AFPs will help elucidate the mechanisms by which AFPs bind to ice crystals and test them. In this way, beneficial developments will be achieved in the fields of today's biotechnology and space technology.