نوع مقاله : علمی پژوهشی
نویسندگان
1 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد٬ گروه آموزشی کشاورزی، دانشکده کشاورزی دانشگاه آزاد اسلامی واحد سبزوار
2 رییس بخش تحقیقاتی بیوتکنولوژی میکروبی و ایمنی زیستی- پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، کرج، ایران
3 مربی پژوهشی بخش بیوتکنولوژی میکروبی و ایمنی زیستی، پژوهشکده بیوتکنولوژی کشاورزی ایران، کرج
چکیده
سلولازها با فعالیت همزمان سه آنزیم اندو-بتا-1و4-گلوکاناز، سلوبیوهیدرولاز و بتا-گلکوزیداز میتوانند سلولز را به واحدهای گلوکز تجزیه کنند. در حال حاضر، سلولازها اغلب در صنایع خوراک دام، نساجی، تصفیه پساب، آبجوسازی و تولید سوختهای زیستی استفاده می‌شوند و تقاضا برای خرید این آنزیمها با ویژگیهای کاتالیتیکی خاص رشد فزایندهای دارد. در این مطالعه سویه Bacillus subtilis A14h با قابلیت تولید آنزیم سلولاز با استفاده از روشهای بیوشیمیایی و مولکولی (ژن 16SrDNA) شناسایی شد. شرایط بهینه عملکرد آنزیم تولید شده توسط سویه مورد نظر در حضور دو نوع سوبسترا (کربوکسی متیل سلولز و بتا گلوکان) ودر محدوده دمایی C°70-30 و در pH 6/4 ارزیابی شد. همچنین ژن اندو-بتا-1و4-گلوکاناز نیز با استفاده از پرایمرهای اختصاصی تکثیر، توالی یابی ونتیجه در پایگاه اطلاعاتی NCBI ثبت شد. آنالیز توالی‌های به دست آمده و رسم درخت فیلوژنی با استفاده از نرمافزار Vector NTI و Mega.4 انجام شد. نتایج نشان داد که جدایه مورد بررسی متعلق به گونه B. subtilis است. همچنین نتایج آنالیز فیلوژنتیکی و مقایسه توالی آمینو اسیدی ژن اندو-بتا-1و4-گلوکاناز سویه مورد بررسی نشان داد که ناحیه کاتالیتیکی آنزیم مذکور متعلق به خانواده 5 گلیکوزیل هیدرولازها بوده و ناحیه غیرکاتالیتیکی آن در خانواده 3CBM قرار گرفته و بیشترین شباهت را به آنزیم سلولاز سویه‌های B. subtilis دارند. همچنین نتایج نشان داد که بیشترین میزان فعالیت آنزیمی در حضور سوبسترای بتاگلوکان و دمای 55 درجه سانتی‌گراد معادل U/ml 1464 تخمین زده شد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
Catalytic Characterization and Molecular Analysis Endo1, 4-Beta Glucanase Gene of Bacillus subtilis Strain A14h Isolated from Rice Fields
نویسندگان [English]
- Somayeh Khosrojerdi 1
- Maryam Hashemi 2
- Maryam Mousivand 3
1 Islamic Azad University, Sabzevar Branch, Sabzevar, Iran.
2 Head of Microbial Biotechnology & Biosafety Department Agricultural Biotechnology Research Institute of Iran (ABRII), Karaj. Iran.
3 Microbial Biotechnology and Biosafety Departments. Biotechnology Research Institute of Iran. Karaj, Iran.
چکیده [English]
Cellulases can hydrolysis cellulose into glucose units which act in a synergistic manner of three enzymes endo-beta -1, 4-glucanase, cellobiohydrolase and beta-glucosidase. Nowadays, cellulases are used in various industries including animal feeds, textile, sewage treatment, brewery industries and biofuel production. Demand for cellulolytic enzymes with unique catalytic properties is growing more rapidly than ever before. In this study, Bacillus subtilis A14h with cellulase production potential was identified using biochemical and molecular (16SrDNA gene) methods.The optimum conditions of B. subtilis A14h cellulase activity was evaluated in the presence of two type of substrates (carboxymethyl cellulose and beta-glucan), temperatures range of 30-70°C,and pH 4.6. Also, endo 1, 4-beta glucanase gene amplified using specific primers, sequencing outcome was recorded in the NCBI database. Sequence analysis and construction of phylogenetic trees was performed using vector NTI and Mega.4 softwares.The results showed that the isolate belongs to the Bacillus subtilis species. The phylogenetic analysis and comparison of the amino acid sequence of endo -1, 4-beta glucanase gene showed that the enzyme catalytic region belongs to glycosyl hydrolases family 5 and the non catalytic region was placed in the CBM3 family. The B. subtilis A14h cellulase was most closely related to the cellulase of B.subtilis strains. The results showed that the highest enzyme activity equal to 1464.25 U/ml was obtained in the presence of beta-glucan substrate at 55° C.
کلیدواژه‌ها [English]
- endo1 4beta glucanase gene
- B.subtilis
- 16s rDNA gene
- Phylogeny
- catalytic characterization
)