Cyprinus carpio ve Chalcalburnus chalcoides Örneklerinde Kas Dokusu SDS- PAGE Protein Elektroforezi

Transkript

1 C.Ü. Fen-Edebiyat Fakültesi Fen Bilimleri Dergisi (2010)Cilt 31 Say 1 Cyprinus carpio ve Chalcalburnus chalcoides Örneklerinde Kas Dokusu SDS- PAGE Protein Elektroforezi Sevgi DURNA Cumhuriyet Üniversitesi, Fen-Edebiyat Fakültesi, Biyoloji Bölümü, Sivas sdurna@cumhuriyet.edu.tr Received: , Accepted: Özet: Tödürge Gölü nden (Sivas) yakalanan Cyprinus carpio Linnaeus, 1758 (sazan) ve Chalcalburnus chalcoides Guldenstaedt, 1772 (tatl su kolyozu) türlerinde kas proteinleri, sodyum dodesil sülfatpoliakrilamid jel elektroforezi (SDS-PAGE) yap larak, olu an bant profilleri incelenmi tir. Elde edilen elektroforegramlara göre, kas protein band say lar belirlenmi tir. SDS-PAGE de Cyprinus carpio ve Chalcalburnus chalcoides kas protein bandlar n toplam say 10 olarak bulunmu tur. Anahtar Sözcükler: Cyprinus carpio, Chalcalburnus chalcoides, kas proteinleri, SDS-PAGE. SDS-PAGE Protein Electrophoresis of Muscle Tissue in Cyprinus carpio and Chalcalburnus chalcoides Species Abstract: The sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis (SDS-PAGE) was applied to the muscle proteins of Cyprinus carpio Linnaeus, 1758 (Cyprinidae) and Chalcalburnus chalcoides Guldenstaedt, 1772 (Cyprinidae) fish species taken from Todurge Lake (Sivas). According to the obtained electrophoregrams, the bands of muscle proteins were determined. In the SDS PAGE result, the total number of the muscle protein bands of Cyprinus carpio and Chalcalburnus chalcoides were 10. Keywords: Cyprinus carpio, Chalcalburnus chalcoides, muscle proteins, SDS-PAGE. 55

2 1. Giri Günümüzde, fonksiyonelli i ve besleyici özelli inden dolay bal k kas proteinlerinin besin kayna ve g da katk olarak kullan h zl bir ekilde artmaktad r. Bununla birlikte bal k biyokimyas üzerine yap lan çal malar da önemli derecede h z kazanm olup moleküler biyolojik ara rmalarda proteinlerle ilgili çal malar geni çapta yer almaktad r [1-8]. Bunlar n ba nda çe itli enzim aktiviteleri, serum proteinleri, hemoglobin protein elektroforezleri, hematolojik ve toksikolojik çal malar gelmektedir. Ayr ca ara lar, morfolojik sistemati e yard mc olmak amac ile çe itli bal k proteinlerini elektroforetik olarak inceleyerek sistematik çal malara katk da bulunmaya çal maktad rlar [9-11]. imdiye kadar Capoeta trutta ve Capoeta capoeta umbla lar n serum proteinleri SDS-PAGE ile incelenmi, bu iki bal n serum proteinleri aras nda taksonomik aç dan önemli farkl klar oldu u ve bu farkl klar nda, proteinleri sentezleyen genlerin farkl olu undan kaynakland ortaya koyan çal malar yap lm r [12]. Buna ilaveten, bir çok ara da çe itli bal klar n serum proteinlerini elektroforetik olarak inceleyerek, bu çal malar n da taksonomik veriler sunabilece ini belirtmi lerdir [13-17]. Yine ba ka ara lar taraf ndan da Cyprinidae familyas na ait 6 türün karaci er proteinleri, ayn familyadan 2 türün ise sarkoplazmik proteinleri elektroforetik olarak incelenerek taksonomik çal malar yap lm ve bu türler aras nda protein elektroforezlerinin kar la lmas n taksonomik s fland rma aç ndan önemli olabilece i vurgulanm r [11,18]. Elektroforetik teknikler bu anlamda biyologlar taraf ndan çok yayg n olarak kullan lan iyi bir ayr rma ve safla rma yöntemi olarak dü ünülmektedir [18,19]. Bu yöntemle ara rma yap lacak numune içerisindeki proteinlerin ayr lmas n yan s ra molekül büyüklükleri de ortaya konulabilmektedir. Elektrik ak yla büyük proteinler yava bir ekilde hareket ederken, küçük moleküller h zl bir ekilde hareket etmekte, jel üzerinde daha ileri mesafelerde lokalize olmaktad rlar ve bu prensipten yararlanarak da proteinler büyüklüklerine göre jel üzerinde ayr labilmektedir. Nitekim proteinler denatüre (SDS içeren) jelde molekül büyüklü üne, do al (native) jelde ise molekül biçimi, büyüklü ü ve yüküne göre ayr rlar. Denatüre ortamda gerçekle tirilen SDSpoliakrilamid jel elektroforezlerinde genellikle çözünürlü ü daha az olan proteinlerin ayr mas sa lan r. SDS polipeptidlerin ana iskeletini çevreleyerek proteinleri denatüre eden anyonik bir deterjand r ve moleküllere negatif bir yük kazand rmaktad r [20]. 56

3 Cyprinidae familyas n en yayg n türü olan sazan (Cyprinus carpio Linnaeus, 1758) gerek do al ko ullara adapte olmas ve gerekse kültürünün kolayl kla yap lmas nedeniyle çok iyi bilinmektedir. Avrupa, Kuzey Asya ve ülkemizde geni bir da m gösteren sazan bal, ticari olarak avc yap lan türlerden biridir. Ülkemizde eti sevilerek tüketilen bir bal k olmas ve büyüme süratinin de göreceli h zl olmas nedeni ile bal k üretimi yapan bal k çiftliklerinde ilk s rada tercih edilmektedirler. Bu tür, en çok yumurta veren bal klardan olup, genellikle vücut a rl n her kilogram için yumurta verebilmektedir. Türkiye de iç su bal kç nda avlanan türler aras nda ilk s ralarda olan sazan bal daha çok E irdir, Bey ehir, Ak ehir, Eber, Bafa, Köyce iz, I kl, Gölcük, Karata, Sapanca, Marmara, Apolyont, Manyas [21] gibi göllerimizin yan s ra birçok küçük do al ve yapay göller ile akarsular zda da yayg nd r [22]. Cyprinidae familyas na ait di er bir tür olan Tatl su Kolyoz bal ya da Gümü bal (Chalcalburnus chalcoides Guldenstaedt, 1772) ise akarsu ve göllerin parlak yüzeylerini tercih eden, gruplar halinde dola an ve pelajik bir ya am süren bir türdür. Ba ca besinlerini omurgas z hayvanlardan kurtlar, mollusklar, küçük krustaseler ve böcek larvalar olu turan bu tür de ülkemizde eti sevilerek tüketilen ve bu yüzden de üretimi yap lan bal k türlerinden birisidir. Bu çal ma ile; Cyprinus carpio ve Chalcalburnus chalcoides türlerinde kas protein profillerini incelemek üzere; Kas m ay içerisinde Tödürge Gölü nden (Sivas) yakalanan bal klar n dorsal, lateral ve kaudal bölgelerinden al nan örneklerden kas proteinleri elde edilerek, SDS-PAGE ne uygulanm ve protein profilleri belirlenmeye çal lm r. 2. Materyal ve Yöntem 2.1. Örnek Toplanmas Bu çal mada kullan lan Cyprinus carpio ve Chalcalburnus chalcoides türlerine ait örnekler Tödürge Gölü (Sivas) nden 2007 Kas m ay içerisinde bal k a kullan larak yakaland, bal klar laboratuvara canl olarak getirildi. Deneysel çal malar yap ncaya kadar C de Sanyo Ultra Low derin dondurucuda sakland. Her bir gruptan deri ve parazitik enfeksiyonu olmayan 10 bal k seçildi ve elektroforez için kullan ld. 57

4 2.2. Laboratuvar Çal mas Yakalanan bal klar n dorsal, lateral ve kaudal k mlar ndan olmak üzere steril bir bistüri ile kas doku parçalar al narak, üç kat hacimde ph s 7,40 olan Tris-HCl tamponu içerisinde Ultra Turrax T-25 homojenizatör ile on dakika homojenize edildi. Solüsyondaki kaba partiküller, Eppendorf Centrifuge 5415 D model mikrosantrifüj içerisinde g de 25 dakika santrifüj edilerak uzakla ld. Bu ekilde parçalanma sonunda elde edilen homojenattaki çözünmeyen materyalin santrifüjleme ile uzakla lmas ndan sonra doku ekstresi haz rlanm oldu. S cakl k protein izolasyonu esnas nda 15 0 C alt nda tutuldu. Süpernatant protein miktar n belirlenmesinde ve elektroforeze uygulanmas i leminde kullan ld. Örneklerden elde edilen total protein konsantrasyonu spektrofotometrede UV absorbanslar na bak larak belirlendi SDS PAGE Elektroforezi Sodyum Dodesil Sülfat-Poliakrilamit jel elektroforezi, Laemmli (1970) [23] metodunun bir miktar optimize edilmesiyle birlikte yap ld. Proteinler, 20x20 cm boyutlar nda ve 1 mm kal nl nda dikey jelde yürütülerek ayr ld. Dikey jel, proteinlerin stokland yo unla (stacking jel) ve daha sonra da proteinlerin ayr ld ay jel (seperating) k mlar ndan meydana gelecek ekilde haz rland. Her numune ve standart % 20 gliserol, % 20 ß- merkaptoetanol (ß- ME), % 4 sodyum dodesil sülfat (SDS), % 0.02 brom fenol blue (BPB) içeren numune yükleme tamponu ile kar ld ve her bir örnek için protein konsantrasyonlar 20 g/ l ye ayarland. Daha sonra numuneler ve standart proteinler C ye ayarlanm suda 3 dakika bekletilerek proteinlerin denatürasyonu sa land. Yo unla jelde; her jel çukuruna 20 mikrolitre protein numunesi ve standart protein uyguland. BPB jelin en alt k sm na gelinceye kadar jele 150 voltluk gerilim verildi. Elektroforez i lemi sonras jeller, % 0,15 commassie blue R-250, % 40 metanol ve % 7 asetik asit bulunan boya çözeltisi içerisinde su banyosunda 50 dakika süresince boyand. Jeldeki fazla boya, % 5 metanol ve % 7,5 asetik asit içeren çözelti ile, her 20 dakikada bir çözelti de tirilmek suretiyle, bir saat boyunca y kanarak ortamdan uzakla ld. Elektroforez uygulamas nda protein standard olarak, geni spektrumlu Biorad protein marker (6,5-212 kda) kullan ld. Deneyler üç tekrar halinde yap ld. 58

5 3. Tart ma ve Sonuç Cyprinus carpio ve Chalcalburnus chalcoides türlerinin kas proteinlerinin SDS- Poliakrilamid jel elektroforez yöntemi ile yap lan çal mas nda, ekil 1 ve 2 de görüldü ü gibi; 10 protein band elde edilmi tir. Elde edilen protein bandlar n moleküler a rl klar hesaplanmam r. Cyprinus carpio ve Chalcalburnus chalcoides türlerinin kas dokular ndan elde edilen protein band profillerinin ayn oldu u gözlenmi tir. Bu bak mdan bu çal mayla birlikte elde edilen bant profilleri her iki türün kar la lmas ve farkl klar n ortaya konulmas aç ndan anlaml de ildir. Bu durum yap lan çal ma kapsam nda, dokudan izolasyonun yap lmas basamaklar nda deterjan uygulamas n ve/veya ayr nt santrifüjleme i lemlerinin yap lmamas nedeniyle, kas dokusundaki tüm proteinlerin çözünür forma getirilememi olmas ndan kaynaklanabilir. Daha anlaml bant verilerinin elde edilebilmesi amac yla ileri elektroforetik çal malar n yap lmas yla, kas proteinleri aç ndan bu türler aras nda farkl klar n olup olmad tespit edilebilir. Ayr ca s cakl k de imi ile ifade edilen protein say n farkl olmas durumu göz önünde bulundurulacak olursa, her iki türe ait örneklerin farkl mevsimlerde al p, elektroforetik olarak incelenmesi sonucunda da farkl bant profilleri tespit edilebilecektir. Yine de mevcut çal malar göstermi tir ki, kas proteinleri yo un bir ekilde denatüre edildi i ve jel üzerinde etkin bir ekilde lokalize edildi i sürece, elektroforetik yöntemlerle, türlerin belirlenmesi mümkün olmaktad r. Yine jel üzerindeki proteinlerin çöktürülmesi ve boyanmas yla ilgili iyile tirmelerin yap lmas yla ya da immunoblotting yöntemlerin kullan lmas yla da tam net olarak görülemeyen bantlar aç a ç kar labilmektedir. Günümüzde taksonomik çal malar genellikle morfolojik ölçümler ve anatomik karakterler üzerine dayand lm olup, gen düzeyindeki polimorfizmlerin ortaya konulmas yla da yeni s fland rma çal malar yap lmaktad r. Bundan ba ka sarkoplazmik proteinlerin analizleri, bal klar n s fland lmas nda yayg n olarak kullan lmaktad r. Böylece, akraba taksonlar n tan mlanmas sarkoplazmik proteinlerin elektroforetik sonuçlar na göre kolayca yap labilmektedir [11,24-28]. Böylece, bal k türlerinin sarkoplazmik proteinleri aras ndaki benzerlikler ve/veya farkl klar incelemek için, bu türler aras ndaki genetik benzerlikler ve/veya farkl klar direkt olarak yans tan SDS-PAGE gibi çe itli elektroforetik teknikler kullan lmaktad r [13,14,29,30]. Ayr ca SDS-PAGE tekni iyle çe itli s cakl klarda dondurulmaya maruz 59

6 rak lm bal k kas dokular nda protein düzeyinde de imler oldu u da ba ar bir ekilde gösterilmi tir [29,31]. Art k biyoinformatik alan ndaki son geli melerle birlikte protein elektroforezlerinden elde edilen çok say daki bant verileri protein veri tabanlar nda (ExPASy, Propsearch, PeptideMass, Pfscan, Saps, Mowse) depolanmaktad rhttp://gdbwww.gdb.org/ ve bu veri tabanlar, proteinlerin tan mlanmas na olanak sa layabilmekte ve biyokimyasal temel ara rmalar aç ndan kaynak te kil etmektedir. M arker Dorsal Lateral Kaudal ekil 1. Cyprinus carpio türünde dorsal, lateral ve kaudal bölgelerden al nan kas parçalar ndan elde edilen total protein çözeltilerinin SDS-PAGE band profili. Verilen bantlar s ras yla, Marker standart proteini ile birlikte Dorsal, Lateral ve Kaudal kas bölgelerinden al nm örneklere aittir. 60

7 C.chalcoides C.carpio ekil 2. Cyprinus carpio ve Chalcalburnus chalcoides türlerinde kas doku parçalar ndan elde edilen total protein çözeltilerinin SDS-PAGE band profili. S ras yla bantlar, Chalcalburnus chalcoides ve Cyprinus carpio türlerine aittir. Te ekkür Bilgi ve tecrübelerinden her zaman yararland m, deneyimleri ve birikimleri ile bana yol gösteren dan man hocam Doç. Dr. Naci De erli ye, k ymetli katk ve yorumlar ndan dolay te ekkür ederim. 61

8 Kaynaklar [1] T. Brenner, R. Johannsson, T. Nicolai. Characterisation and thermo-reversible gelation of cod muscle protein isolates. Food Chemistry, , [2] R.P. Evans, G.L. Fletcher. Isolation and purification of antifreeze proteins from skin tissues of snailfish, cunner and sea raven. Biochimica et Biophysica Acta, : [3] M.C. Huang, Y. Ochiai. Fish fast skeletal muscle tropomyosins show speciesspecific thermal stability. Comparative Biochemistry and Physiology Part B., : [4] O. Martinez-Alvarez, M.C. Gomez-Guillen. Effect of brine salting at different phs on the functional properties of cod muscle proteins after subsequent dry salting. Food Chemistry, : [5] V.J. Metcalf, P.M. George, S.O. Brennan. Lungfish albumin is more similar to tetrapod than to teleost albumins: Purification and characterisation of albumin from the Australian lungfish, Neoceratodus forsteri. Comparative Biochemistry and Physiology Part B, : [6] M. Michalezyk, K. Surowka. Changes in protein fractions of rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) gravads during production and storage. Food Chemistry, : [7] D. Ramachandran, M. Mohan, T.V. Sankar. Physicochemical characteristics of muscle proteins from barracuda (Sphyraena jello) of different weight groups. LWT- Food Science andtechnology, : [8] I. Undeland, S.D. Kelleher, H.O. Hultin, J. Mcclements, C. Thongraung. Consistency and solubility changes in herring (Clupea harengus) light muscle homogenates as a function of ph. Journal of Agricultural and Food Chemistry, : [9] M. Y lmaz, M. Ayaz. Serum protein elektroforezi ile Carassius carassius, Capoeta capoeta ve Siluris glanis üzerine taksonomik bir çal ma. USG Bildiri, 2005, Trabzon. [10] M. Yilmaz, H. R. Yilmaz, A. Alas. An electrophoretic taxonomic study on serum proteins of Acanthobrama marmid, Leuciscus cephalus, and Chondrostoma regium. EurAsian Journal of BioSciences, 2007, 3:

9 [11] M. Y lmaz, Y. Çi remi, Y. Türköz, M. Gaffaro lu. A taxonomic study on Orthrias insignis euphraticus (Banarescu and Nalbant, 1964) and Cyprinion macrostomus (Heckel, 1843) by sarcoplasmic protein electrophoresis G.Ü. Fen Bilimleri Dergisi, (1): ISSN [12] M. Y lmaz, Y. Türköz, A.Ü. Erdemli, E. Kalkan, Y. Çi remi. Karakaya baraj gölü baz bal klar n kan serum proteinlerinin elektroforetik modelleri üzerine taksonomik bir çal ma. S.Ü.Vet. Bil. Derg., (1): [13] S. Mukhopadhyay, S. Basu, C. Data, A. Bose. Electrophoretic study on serum proteins fresh water teleosts. Nucleus,1987, 30, 3, [14] A.R. Khan, M. Gadru. Electrophoretic patterns of blood serum pattern of some fish of Kashmir. Trop. Freshwat Biol., 1988, 11, [15] J. Theophilus, P.R. Rao. Electrophoretic studies on the serum proteins of the three species of genus Channa. Indian. J Fish., 1998, 35, 4, [16] A.A.B. Shahin. Phylogenetic relationship between the characid Nile fish Alestes dentex, Cyprinid Barbus bynni, Labeo niloticus, and the introduced Grass Carp, Ctenopharyngodon idella elucidated by protein electrophoresis. J. Egypt Ger. Soc. Zool., 1999, 29: [17] C. Li. Electrophoretic analysis on the serum proteins of Xinggua Red Carp, Grass Carp and their hybrid. Freshwat. Fish Danshui Yuye., 1991, 6: [18] J.I. Miyazaki, T. Hirabayashi, K. Hosoya, T.A.Iwami. Study of the systematics of cyprinid fishes by two dimensional gel electrophoresis. Environmental Biol. Fishes., 1998, 52: [19] M. Ünlüsay n, R. Erdilal, T. Ça atay, Bal k proteinlerinin safla lmas nda kullan lan son yöntemler. Journal of FisheriesSciences.com DOI : /jfscom , ISSN X. [20] G. Temizkan, N. Arda. Proteinlerin molekül a rl klar na göre ayr lmas : Denatüre Jel Elektroforezi (SDS-PAGE). Moleküler Biyolojide Kullan lan Yöntemler, Nobel T p Kitabevi, 2. Bask. Sayfa: [21] R. Geldiay, S. Bal k Freshwater Fishes in Turkey, (in Turkish). Ege Üniversitesi Su Ürünleri Fakültesi Yay nlar. No: 46, Ders Kitab Dizini No: 16, IV. Bask, 532s. 63

10 [22] M.A. Ya, R. Uysal, V. Ye en, S. Çetinkaya, M. Cesur, H. Bostan, A. Ya. znik Gölü (Bursa) sazan (Cyprinus carpio L., 1758) populasyonunun baz biyolojik özelliklerinin belirlenmesi. E.U. Su Ürünleri Dergisi, (E.U. Journal of Fisheries &Aquatic Sciences), 25,1: [23] U.K. Laemmli. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature, 1970, 227: [24] G. Khoo, E.Y.F. Loh, T.M. Lim, V.P.E. Phang. Genetic variation in different varieties of siamese fighting fish using isoelectric focusing of sarcoplasmic proteins. Aquacult. Int., : [25] M.M. Colombo, F. Colombo, P.A. Biondi, R. Malandra, P. Renon. Substitution of fish species detected by thin-layer isoelectric focusing and a computer-assisted method for the evalution of gels. Chromatogr., : [26] R.C. Lundstrom. Fish species identification by isoelectric focusing: sarcoplasmic protein polymorphism in monkfish (Lophius americanus). J. Assoc. Off Anal. Chem., (1): [27] I.M. Macki, S.E. Pryde, C.G. Sotelo, I. Medina, R.P. Martin, J. Quinterio, M.R. Mendez. Challenge in the identification of species of canned fish. Trends Food Sci. Tech., : [28] M.A. Valenzuela, N. Gamarra, L. Gomez, A.M. Kettlun, M. Sardon, L.M. Perez, J. Vinagre, N.A. Guzman. A comparative study of fish species identification by gel isoelectrofocusing twodimensional gel electrophoresis, and capillary zone electrophoresis. J. Capillary Electrophor., (3-4): [29] E.L. LeBlanc, R.J. LeBlanc. Capillary zone electrophoresis of fish muscle sarcoplasmic proteins. J. Food Sci., (6): [30] H. Rehbein, R. Kündiger, I.M. Yman, M. Ferm, M. Etienne, M. Jerome and et al., Species identification of cooked fish by urea isoelectric focusing and sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis: a collaborative study. Food Chem., : [31] K Ragnarsson, J.M. Regenstein. Changes in electrophoretic patterns of Gadoid and Non-Gadoid fish muscle during frozen storage. J. Food Sci., (4):