جداسازی آرکیا با پتانسیل بالای تولید کیتیناز با استفاده از پوست میگو در جزیره هرمز ایران
محورهای موضوعی : میکروب شناسی محیطی
فرحناز سادات میرلوحی
1
,
سهیلا عباسی
2
,
مریم سادات جلیلی طبايی
3
,
گیتی امتیازی
4
1 - دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، اصفهان، ایران
2 - استادیار، گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، اصفهان، ایران.
3 - استادیار، گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، اصفهان، ایران.
4 - استاد، گروه میکروبیولوژی، دانشکده علوم و فناوری‌های زیستی، دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، اصفهان، ایران.
کلید واژه: کیتیناز, آرکیا, کیتین کلوئیدال, جزیره هرمز. ,
چکیده مقاله :
سابقه و هدف: کیتین دومین پلیمر فراوان روی زمین، موجود در دیواره قارچها و همچنین در اسکلت بیرونی حشرات و سخت پوستان است که به وسیله کیتینازها تجزیه می‌شود و ترکیبات حاصل از آنها میتواند جهت درمان بعضی از بیماری‌ها بسیار مفید و سودمند باشند. تولید این آنزیم به وسیله میکروارگانیسمهای هالوفیل خصوصا آرکیا، به دلیل قابلیت تحمل شرایط سخت و شدید، ارزش این آنزیمها را در صنایع بالاتر میبرد.
مواد و روشها: جدایههای این پژوهش با نمونه برداری از چندین منطقه از جزیره هرمز در خلیج فارس ایران و کشت آنها در محیط DSM با پوست میگو به عنوان تنها منبع کربنحاصل شد. سنجشهای کمی برای بررسی میزان آنزیم کیتیناز جدایهها و انتخاب بهترین جدایه و سپس تستهای لازم برای شناسایی جدایه منتخب صورت گرفت.
نتایج: بررسیهای حاکی از حضور آرکیای مولد کیتیناز با مقادیر متفاوت از آنزیم براساس مصرف کیتین کلوئیدال به عنوان تنها منبع کربن بود. جدایه منتخب (E) با نام Halarchaeum rubridurum ASFM1402 دارای پتانسیل بالا (IU/mL 125/9) برای تولید مقادیر زیادی آنزیم کیتیناز از کیتین کلوئیدال است.
نتیجهگیری: با توجه به شرایط جغرافیایی مناطق جنوبی کشور و وجود دریا و صنعت شیلات و همچنین ضایعات فراوان کیتینی حاصل از آنها، یافتن روشهایی به منظور حذف این ضایعات به گونهای که اثرات زیست محیطی مخرب کاهش یابند، اهمیت دارد. بررسی و یافتن تعدادی از آرکیای تولید کننده آنزیم، خصوصا از منطقه جزیره هرمز که گزارشی از آن تا به حال ثبت نشده است، گام اولیهی این گونه پژوهش‌ها در این مناطق است.
Background and Objectives: Chitin is the second most abundant polymer on the earth, that found in the cell wall of fungi, the exoskeleton of insects and crustaceans. Chitin is decomposed by chitinases and the compounds derived from them can be very useful and beneficial for treating some diseases. The production of this enzyme by halophilic microorganisms, especially archaea, increases the value of these enzymes in industries due to their ability to withstand harsh conditions.
Materials and methods: The isolates of this study were obtained by sampling from several areas of Hormuz Island in the Persian Gulf of Iran and cultivating them in DSM medium with shrimp shell as the only carbon source. Quantitative measurements were performed to examine the amount of chitinase enzyme in the isolates and select the best isolate, followed by the necessary tests to identify the selected isolate.
Results: The outcomes indicated the presence of chitinase-producing archaea with different amounts of the enzyme based on the consumption of colloidal chitin as the sole carbon source. The selected isolate (E) (Halarchaeum rubridurum ASFM1402) had a high potential (9.12 IU/mL) produce large amounts of chitinase enzyme from colloidal chitin.
Conclusion: Considering the geographical conditions of the southern regions of the country and the presence of the sea and the fishing industry, as well as the abundant chitinous wastes resulting from them, it is important to find ways to remove these wastes in such a way that they do not have harmful environmental effects. Our research can be the beginning of extensive research in this area.
1. Singh RV, Sambyal K, Negi A, Sonwani S, Mahajan R. Chitinases production: A robust enzyme and its industrial applications. Biocatalysis and Biotransformation. 2021 May 4;39(3):161-89.
2. Poria V, Rana A, Kumari A, Grewal J, Pranaw K, Singh S. Current perspectives on chitinolytic enzymes and their agro-industrial applications. Biology. 2021 Dec 12;10(12):1319.
3. Yavari-Bafghi M, Babavalian H, Amoozegar MA. Isolation, screening and identification of haloarchaea with chitinolytic activity from hypersaline lakes of Iran. Archives of Biological Sciences. 2019;71(1):71-81.
4. Dayakar B, Xavier KM, Das O, Porayil L, Balange AK, Nayak BB. Application of extreme halophilic archaea as biocatalyst for chitin isolation from shrimp shell waste. Carbohydrate Polymer Technologies and Applications. 2021 Dec 25;2:100093.
5. Abbasi S, Emtiazi G. Antimicrobial peptides of haloarchaea: Properties and applications of halocin. Journal of Microbial World. 2022 Sep;15(2):88-108. [In Persian]
6. Layalestani SS, Shavandi M, Haddadi A, Ali M, Amoozegar SM. Bacterial community structure in saline sediments from hypersaline wetland in south of Halghe Dare hills, Alborz province. Journal of Microbial World. 2020 Sep;13(3):215-27. [In Persian]
7. Imoto T, Yagishita K. A simple activity measurement of lysozyme. Agricultural and Biological Chemistry. 1971;35(7):1154-6.
8. Dussault HP. An improved technique for staining red halophilic bacteria. Journal of bacteriology. 1955 Oct;70(4):484-5.
9. Moopantakath J, Imchen M, Anju VT, Busi S, Dyavaiah M, Martínez-Espinosa RM, Kumavath R. Bioactive molecules from haloarchaea: Scope and prospects for industrial and therapeutic applications. Frontiers in Microbiology. 2023 Mar 31;14:1113540.
10. Bolhuis H, Palm P, Wende A, Falb M, Rampp M. Rodriguez-Valera F, Pfeiffer F, Oesterhelt D. The genome of the square archaeon Haloquadratum walsbyi: life at the limits of water activity. BMC genomics. 2006 Dec;7:1-2.
11. Rasouli, M., M.A. Amouzgar, and A. Akhwan Sepehi. Isolation and identification of cultivable obligate salt-loving archaea in Inche Brun's brackish lagoon, Golestan province. 2012. [In Persian]
12. Elhardt D, Böck A. An in vitro polypeptide synthesizing system from methanogenic bacteria: sensitivity to antibiotics. Molecular and General Genetics MGG. 1982 Nov;188(1):128-34.
13. Chen L, Wei Y, Shi M, Li Z, Zhang SH. An archaeal chitinase with a secondary capacity for catalyzing cellulose and its biotechnological applications in shell and straw degradation. Frontiers in microbiology. 2019 Jun 11;10:1253.