غربالگری باکتری‌های بومی مولد ال-گلوتامیناز و تولید آنزیم به وسیله تخمیر غوطه‌ور

محورهای موضوعی : میکروب شناسی کاربردی

مریم رنجبر مبارکه ¹ (دانشگاه آزاد اسلامی، واحد فلاورجان، گروه میکروبیولوژی)
محسن مبینی دهکردی ² (دانشگاه شهرکرد، دانشکده علوم، گروه ژنتیک)
علی اصغر رستگاری ³ (دانشگاه آزاد اسلامی، واحد فلاورجان، گروه بیوشیمی)

تاریخ دریافت : 1392/03/31 تاریخ پذیرش : 1392/03/31 تاریخ انتشار : 1390/10/11

کلید واژه: باسیلوس, ال-گلوتامیناز, باکتری‌های بومی ایران,

چکیده مقاله :

سابقه و هدف: ال-گلوتامیناز آنزیمی است که به دلیل کاربرد گسترده در صنایع دارویی و غذایی در سال‌های اخیر بسیار مورد توجه قرار گرفته است. این آنزیم یکی از مهم‌ترین آنزیم‌های درمانی است که برای درمان لوسمی استفاده می‌شود. این مطالعه با هدف جداسازی و شناسایی باکتری‌های بومی مولد آنزیم ال-گلوتامیناز و بررسی کمی فعالیت آنزیم در شرایط تخمیر غوطه ور، به منظور تعیین بهترین جدایه از نظر فعالیت آنزیم انجام گرفت. مواد و روش‌ها: باکتری‌های تولید کننده ال-گلوتامیناز از نمونه‌های خاک و آب رودخانه زاینده رود و کارون و حوضچه پرورش ماهی جداسازی شدند. جدایه‌ها به منظور تولید آنزیم ال-گلوتامیناز به کمک محیط مینی‌مال گلوتامین آگار (MGA) غربالگری شدند. تولید ال-گلوتامیناز در سیستم تخمیر غوطه‌ور با استفاده از محیط مینرال سالت گلوتامین (MSG) انجام شد و آنزیم تولید شده به صورت کمی اندازه‌گیری گردید. بهترین جدایه مولد آنزیم به وسیله ی ویژگی های ریخت شناسی و تست‌های بیوشیمیایی تعیین هویت شد. یافته‌ها: در این مطالعه 11 سویه باکتری مولد ال-گلوتامیناز جداسازی گردید. از این میان سویه CH3-GLU بیشترین تولید آنزیم را به میزان U/ml62/0±91/37 در دمای C°45 پس از 96 ساعت نشان داد. این جدایه به عنوان سویه‌ای از باسیلوس سوبتیلیس (Bacillus subtilis) شناسایی گردید. نتیجه گیری: نتایج این بررسی نشان داد که باکتری باسیلوس سوبتیلیس سویه CH3-GLU به عنوان یک سویه بومی پتانسیل بالایی در تولید ال-گلوتامیناز دارد.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: L-glutaminase is widely used in pharmaceutical and food industries, such as treatment of leukemia. This study aimed to isolate and identify native L-glutaminase producing bacteria in Iran and to study its quantitative activity in submerged fermentation. Material and Methods: The L-glutaminase producer bacteria were isolated from soil and water samples of Zayandehrod and Karoon Rivers and also from the sediments of fishing pools. The isolates were screened using minimal glutamine agar (MGA) medium for producing L-glutaminase enzyme. The samples were grown in a submerged fermentation system using mineral salt glutamine (MSG) medium, and the produced enzyme was assayed quantitatively. The best glutaminase producer bacterium was identified by the gram-staining and biochemical tests. Result: In this study, 11 glutaminase producer strains were isolated. Bacillus subtilis CH3-GLU strain showed maximum enzyme productivity 37.91±0.62 U/ml at temperature 45° C after 96 hours. Conclusion: Based on this study, Bacillus subtilis CH3-GLU showed the highest rate of glutaminase production.

منابع و مأخذ:

1. Erickson JW, Cerione RA. Glutaminase: a hot spot for regulation of cancer cell metabolism. Oncotarget. 2010; 1(8): 734-740.

2. Spiers AS, Wade HE. Bacterial glutaminase in treatment of acute leukemia. Br Med J. 1976; 1(6021): 1317-1319.

3. El-Asmar FA, Greenberg DM. Amand GSt. Studies on the mechanism of inhibition of tumor growth by the enzyme glutaminase. Cancer Res. 1966; 26(1): 116-122.

4. Roy S, Ghosh S, Mallick P, Maity p. Acivicin wuth glutaminase regulates proliferation and invasion of human MCF-7 and OAW-42 cells-AN in vitro study. Indian J Exp Biol. 2008; 46(1): 22-26.

5. Kumar SR, Chandrasekaran M. Continus production of L-glutaminase by an immobilized marine Pseudomonase sp BTMS-51 in a packed bed reactor. Process Biochem. 2003; 38 (10): 1431-1436.

6. Huang Y, Zhao L, Jia B, Wu L, Li Y, Curthoys N, Zheng JC. Glutaminase dysregulation in hiv-1 infected human microglia mediates neurotoxicity: relevant to hiv-1 associated neurocognitive disorders. J Neurosci. 2011; 31(42): 15195-15204.

7. Newsholme P, Procopio J, Lima MM, Pithon-Curi CT, Curi R. Glutamine and glutamate their central role in cell metabolism and function. Cell Biochem Funct. 2003; 21(1): 1-9.

8. Yamamoto S. Hitoshi H. Production of glutaminase by Aspergillus sojae. J Ferment Technol. 1974; 52(8): 564-569.

9. Thongsanit J, Yano S, Tachiki T, Wakayama M. Identification of a glutaminase producing bacteria strain isolated from thai fermentated pork sausage and characterization of glutaminase production. Ann Microbiol. 2008; 58(4): 671-675.

10. Nathiya K, Nath SS, Angayarkanni J, Palaniswamy M. Screening of a high glutaminolytic enzyme producing strain and its extracellular production by solid state fermentation. Int J Pharm Biosci. 2011; 3(2): 298-302.

11. Prasanth Kumar K, Prabhakar T, Sathish T, Grija Sankar G, Moges F, Swarajya Lakshmi G, Ramana H. Studies on extracellular L-glutaminase production by halophilic Aspergillus sp. J Pharm Chem. 2009; 3 (1): 4-7.

12. Balagurunathan R, Radhakrishnan M, Somasundaram ST. L-glutaminase producing actinomycetes from marine sediments selective isolation, semi quantitative assay and characterization of potential strain. Aust J Basic Appl Sci. 2010; 4(5): 698-705.

13. Jeya Prakash P, Poorani E, Anantharaman P, Balasubramaniam T. L-glutaminase production and the growth of marine bacteria. Res J Microbiol. 2009; 4: 168-172.

14. Jeya Prakash P, Poorani E, Anantharaman P. Effect of media composition L-glutaminase production from lagoon Vibrio sp SFL2. Int J Biotechnol Biochem. 2010; 6 (5): 769-782.

15. Pallem C, Manipati S, Somalanka SR. Process optimization of L-glutaminase production by Trichoderma koningii under solid state fermentation (SSF). Int J Appl Biol Pharm Technol. 2010; 1(3): 1168-1174.

16. Imada A, Igarasi S, Nakahama K, Isono M. Asparaginase and glutaminase activities of microorganisms. Microbiology. 1973; 76(1): 85-99.

17. Whitman WB, Vos PD, Garrity GM, Jones D, Krieg NR, Ludwig W, Raineg FA, Schleifer KH. The firmicutes. Whitman WB. Bergeys^، manual of systematic bacteriology. 2^th ed. Georgia Athens, USA. Springer. 2009; 19-21.

18. Sabu A. Source, Propertis And Applications Of microbial therapeutic enzymes. Indian J Biotechnol. 2003; 2: 334-341.

19. Renu S, Chandrasekaran  M. Extracellular L-glutaminase production by marine bacteria. Biotechnol Lett. 1992; 14(6): 471-474.

20. Roberts J, Holcenberg JS, Dolowy WC. Isolation, crystallization, and properties of Achromobacteraceae glutaminase asparaginase with antitumor activity. J Biol Chem. 1972; 247 (1): 84-90.

21. Sivakumar K, Sahu MK, Manivel PR, Kannan L. Optimum condition for L-glutaminase production by actinomycete strain isolated from estuarine fish, chanoschanos. Indian J Exp Boil. 2006; 44(3): 256-258.

22. Lyer PV, Singhal RS. Screening and selection of marine isolated for L-glutaminase production and media optimization using response surface methodology. Appl Biochem Biotechnol. 2009; 159 (1): 233-250

23. Lyer P, Singhal R. Isolation, screening, and selection of an L-glutaminase producer from soil and media optimization using a statistical approach. Biotechnol Bioprocess Eng. 2010; 15 (6): 975-983.

24. Astuto-Gribble LM, Gaudioso JM, Caskey SA, Zemlo TR. A survey of bioscience research and biosafety and biosecurity practices in Asia, Eastern Europe, Latin America, and the middle east. Appl Biosaf. 2009; 14(4): 181-196.