Bazı toprak bakterilerinin transglutaminaz, levansukraz ve beta galaktozidaz üretim yeteneklerinin taranması ve elde edilen enzimin kısmi karakterizasyonu

Abstract

Çalışmada; farklı proses şartlarında aktivite gösterebilecek ve endüstriyel alanda kullanımı fazla olan transglutaminaz, β-galaktozidaz ve levansukraz enzimleri için uygun bir üretici mikroorganizmanın seçilmesi hedeflenmiştir. Bu amaçla ekstrem koşullara sahip habitatlardan izole edilmiş 41 aktinobakter izolatının hedeflenen enzimleri üretim yetenekleri araştırılmış; elde edilen enzimlerin kısmı saflaştırılması gerçekleştirilerek enzim aktivitesi ve stabilitesi üzerine sıcaklık ile pH faktörlerinin etkisi incelenmiş ve molekül ağırlığı belirlenmiştir. Biyoinformatik taramada tüm izolatların "transglutaminaz benzeri enzim" kodlayan gen bölgesi içerdiği belirlenmiş, 9 adedinin kalitatif analiz sonucunda üretim yeteneği doğrulanmış, ancak sıvı besiyerinde geliştirilen hiçbir izolatta aktivite saptanmamıştır. Levansukraz enzim genine ise sadece Micromonospora sp. KC721 ve Micromonospora sp. KC213 izolatlarının sahip olduğu ancak hiçbir izolatın ne katı ne de sıvı besiyerinde aktivite göstermediği saptanmıştır. ß-galaktozidaz enzim üretim geni varlığı da 35 izolatta saptanmıştır. Besiyeri ortamında enzin üretimi varlığı 17 bakteride gösterilmiş ve bunlar arasından diğerlerine göre hızlı gelişen ve nispeten yüksek aktivite gösteren Streptomyces sp. 3K401, Jiangella sp. 8K307 ve Jiangella sp. KC603 izolatları potansiyel üretici olarak seçilmiştir. Streptomyces sp. 3K401, Jiangella sp. 8K307 ve Jiangella sp. KC603 izolatları tarafından üretilen ß-galaktozidazın amonyum sülfat çöktürmesi, ultrafiltrasyon ve diyaliz uygulamaları ile kısmi saflaştırılması gerçekleştirilmiş ve kısmi saflaştırılmış enzim çözeltilerinin spesifik aktiviteleri sırasıyla 3,588±0,0007 U/mg protein, 1,32±0,09 U/mg protein ve 1,262±0,02 U/mg protein olarak hesaplanmıştır. Optimum çalışma koşulları da aynı sırayla 40°C ve 7,0 pH, 50°C ve 7,0 pH ve 50°C ve 9,0 pH olarak saptanmıştır. Jiangella sp. 8K307 ve Jiangella sp. KC603 ß-galaktozidazlarının 4,0 ve 5,0 pH değerlerinde de aktivite gösterdikleri belirlenmiş ve gıda proseslerinde kullanılabileceği düşünülmüştür. Bununla birlikte, farklı alanlarda ve farklı proses şartlarında aktivite gösterebilecek enzimlerin yerli kaynaklardan verimli olarak üretilmesi için daha geniş kapsamlı tarama çalışmalarının uygun olacağı ortaya konulmuştur.

In this study, we aimed to select a suitable producer microorganism for transglutaminase, ß-galactosidase and levansucrase enzymes that can show activity in different process conditions. For this aim, targeted enzyme production capabilities of 41 actinobacter isolates isolated from extreme conditions habitats were investigated. After performing partial purification of the enzymes, the effect of tempereture and pH factors on enzyme activity and stability was investigated and molecular weight determined. By bioinformatics scanning, it was determined that all actinobacter isolates contain gene region encoding "transglutaminase like enzyme" production ability of 9 of them was confirmed as a result of qualitative analysis, however no activity was detected in any isolates grown in liquid medium. Levansucrase enzyme production gene was determined that only 2 isolates (Micromonospora sp. KC 721 and Micromonospora sp. KC213) but none of these isolates showed activity in either agar or broth medium. The presence of ß-galactosidase enzyme production gene detected in 35 isolates. The enzyme production in medium was shown in 17 bacteria, then Streptomyces sp. 3K401, Jiangella sp. 8K307 and Jiangella sp. KC603 isolates that are fast grow and show relatively high enzyme activty compared to others were selected as potential producers Partial purification of ß-galactosidase produced by Streptomyces sp. 3K401, Jiangella sp. 8K307 and Jiangella sp. KC603 isolated was carried out by ammonium sulfate precipitation, ultrafiltration and dialysis. The spesific activities of the partially purified enzyme solutions were 3.588±0.0007 U/ mg protein, 1.32±0.09 U/mg protein and 1.262±0.02 U/mg protein respectively. Optimum conditions were also determined as respectively 40°C and pH 7.0, 50°C and pH 7.0, 50°C and pH 9.0. Jiangella sp. 8K307 and Jiangella sp. KC603 ß-galactosidases also showed activity at pH 4.0 and 5.0 and it was thought that they could be used in food processes. It has been demonstrated that more comprehensive screening studies would be appropriate for the efficient production of enzymes that can be active in different areas and under different process conditions.