غربالگری مولکولی سراشیا مارسیسنس تولید کننده پروتئاز خارج سلولی از محیط های مختلف غرب مازندران

فصلنامه علمی پژوهشی دنیای میکروب ها

مقاله 6، دوره 6، شماره 2 (پیاپی 15)، تیر 1392، صفحه 148-156   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

راحله سلطانمرادی^{* 1}؛ امیر سلیم رزم آرا²؛ سید رضا حسینی دوست³

¹کارشناس ارشد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و فناوری های نوین تهران، گروه میکروب شناسی

²کاردان، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد چالوس، گروه دامپزشکی

³استاد، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و فناوری های نوین تهران، گروه میکروب شناسی

چکیده

سابقه و هدف: پروتئازها یکی از مهم ترین آنزیم های کاربردی در بیوتکنولوژی و صنایع مختلف مانند صنایع چرم، صنایع غذایی، داروسازی، شوینده ها و غیره می باشند. میکروب ها به دلیل رشد سریع، سهولت کشت، دستکاری ژنتیکی در جهت تولید بهینه آنزیم، از منابع عمده تولید پروتئازها به شمار می روند. این مطالعه با هدف جداسازی سویه های سراشیا مارسیسنس از منابع طبیعی غرب مازندران و ارزیابی قابلیت تولید آنزیم پروتئاز انجام شده است.
 مواد و روش ها: این پژوهش به صورت مقطعی بر روی150 نمونه جمع آوری شده از عمق 0 تا 10 سانتی متری خاک ها و آب های مناطق غرب مازندران انجام شد. به منظور جداسازی و شناسایی اولیه میکروارگانیسم های دارای فعالیت پروتئولیتیک از محیط کشت Skim milk agar و آزمون های یوشیمیایی استفاده شد. پس از استخراج DNA و با استفاده از پرایمر اختصاصی ژن 16S rDNA گونه سراشیا مارسیسنس شناسایی گردید. سپس بهینه سازی دمایی و زمانی بر روی سویه های برتر مولد آنزیم انجام شد. همچنین وزن مولکولی تقریبی آنزیم به وسیله رسوب دهی پروتئین و روش SDS-PAGE تعیین گردید.
یافته ها: در مجموع از 2 سویه سراشیا مارسیسنس جداسازی شده در این مطالعه، نمونه N به عنوان سویه جدید با نام سراشیا مارسیسنس سویه 424 در بانک جهانی ژن با شماره KC790390 به ثبت رسید. این دو سویه بیشترین مقدار تولید آنزیم را در دمای 37 درجه سانتی گراد و در مدت 24 ساعت نشان دادند. بیشترین تولید آنزیم مربوط به سراشیا مارسیسنس سویه 424 با فعالیت معادلU/ml   199/80و وزن مولکولی 52 کیلو دالتون بود.
نتیجه گیری: نتایج به دست آمده در این مطالعه نشان دهنده پتانسیل بالای سراشیا مارسیسنس سویه 424 در تولید پروتئاز و سراشیوپپتیداز می باشد. بنابراین ارزیابی پتانسیل کاربردی این آنزیم ها در صنایع مختلف پیشنهاد می شود.

کلیدواژه‌ها

سراشیا مارسیسنس؛ 16S rDNA؛ سراشیوپپتیداز؛ فعالیت آنزیمی؛ SDS-PAGE

مراجع

1. Grimont F, Grimont PAD. The Genus Serratia. Prokaryotes. 2006; 6: 219-244.

 2. Salamone PR, Wodzinski RJ. Production, purification and characterization of a 50-kDa extracellular metalloprotease from Serratia marcescens. Appl Microbiol Biotechnol. 1997; 48(3): 317-324.

 3. Ahamed A, Vermette P. Effect of mechanical agitation on the production of cellulases by Trichoderma reesei RUT-C30 in a draft-tube airlift bioreactor. Biochem Eng J. 2010; 49(3): 379-387.                                          

4. Sharma A, Tiwari R. Extracellular enzyme production by environmental strains of Serratia spp. isolated from river Narmada. Indian J Biochem Biophys. 2005; 42(3): 178-181.

5. Someya N, Nakajima M, Hirayae K, Hibi T, Akutsu K. Synergistic antifungal activity of chitiolytic enzymes and prodigiosin produced by biocontrol bacterium, Serratia marcescens strain B₂ against gray mold pathogen Botrytis cinerea. J Gen Plant Pathol. 2001; 67(4): 312-317.

6. Gupta R, Beg Q.K, Lorenz P. Bacterial alkaline protease: molecular approaches and industrial applications. Appl Microbiol Biotechnol. 2002; 59(1):15-32.

 7. Anwar A, Saleemuddin M. Alkaline proteases: a review. Bioresour Technol. 1998; 64 (3): 175-183.

8. Mazzone A, Catalani M, Costanzo M, Drusian A, Mandoli A, Russo S, Guarini E, Vesperini G. Evaluation of Serratia peptidase in acute or chronic inflammation of otorhinolaryngology pathology: a multicentre, double-blind, randomized trial versus placebo. J Int Med Res. 1990; 18(5): 379-388.

9. Klein G, Kullich W. Short-term treatment of painful osteoarthritis of the knee with oral enzymes, a randomized, double-blind study versus diclofenac. Clin Drug Invest. 2000; 19)1): 15-23.

10. Fujisaki S, Ohnuma S, Horiuchi T, Takahashi I, Tsukui S, Nishimura Y, Nishino T, Kitabatake M, Inokuchi H. Cloning of a gene from Escherichia coli that confers resistance to fosmidomycin as a consequence of amplification. Gen. 1996; 175(1-2): 83-87.

11. Decedue CJ, Broussard EA, Larson AD, Braymer HD. Purification and characterization of the extracellular proteinase of Serratia marcescens. Biochem Biophys Acta. 1979; 569(2): 293-301.

12. Miyata K, Tomoda K, Isono M. Serratia protease Part III. Characteristics of the enzyme as a metalloenzyme. Agric Biol Chem. 1971; 35: 460-467.

13. Braun V, Schmitz G. Excretion of a protease by Serratia marcescens. Arch Microbiol. 1980; 124(1): 55-61.

14. Casta eda-Agullo M. Studies on the biosynthesis of extracellular proteases by bacteria: I. Serratia marcescens, synthetic and gelatin media. J Gen Physiol. 1956; 39(3): 369-375.

15. Miyazaki H, Yanagida N, Horinouchi S, Beppu T. Specific excretion into the medium of a serine protease from Serratia marcescens. Agric Biol Chem. 1990; 54(10): 2763-2765.

16. Giri AV, Anandkumar N, Muthukumaran G, Pennathur G. A novel medium for the enhanced cell growth and production of prodigiosin from Serratia marcescens isolated from soil. BMC Microbiol. 2004; 4(11): 1-10.

17. Blakebrough N, Moresi M. Scale-up of whey fermentation in a pilot-scale fermenter. Eur J Appl Microbiol Biotechnol. 1981; 12(3): 173-178.

18. Tamilmani P, Umamaheswari A, Vinayagam A, Prakash B. Production of an extra cellular feather degrading enzyme by farm soil in Namakkal district (Tamilnadu). International Journal of Poultry Science. 2008; 7(2): 184-188.

19. Ustariz FJ, Laca A, Garcia LA, Diaz M. Fermentation conditions increasing protease production by Serratia marcescens in fresh whey. Rev Tec Ing Univ Zulia. 2008; 31(1): 79-89.

20. Michaelis S, Chapon C, D'Enfert C, Pugsley AP, Schwartz M. Characterization and expression of the structural gene for pullulanase, a maltose-inducible secreted protein of Klebsiella odeling. J Bacteriol. 1985; 164(2): 633-638.

21. Mohankumar A, Hari Krishna Raj R. Indirect genetic characterization of Serratia marcescens. Journal of Biology and Life Science. 2012; 3(1): 174-188.

22. Badhe RV, Nanda RK, Kulkarni MB, Bhujbal MN, Patil PS, Badhe SR. Media optimization studies for Serratiopeptidase production from Serratia marcescens ATCC 13880, Hindustan Antibiot Bull. 2009; 51(1-4): 17-23.

23. Mukesh Kumar DJ, Lawrence L, Rajan R, Priyadarshini S, Sandhiya K. Characterization of lipase and protease from Serratia Marcescens DEPTK21 and its destaining capability. Asian J Exp Biol Sci. 2012; 3(3): 621-628.