جداسازی و شناسایی باکتری‌های تولید کننده آنزیم ال- آسپاراژیناز از فلور باکتریایی روده ماهیان گاریز ( Day, 1888Liza klunzingeri) و هوور (Thunnus tonggol Bleeker, 1851)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری زیست‌شناسی دریا، گروه زیست‌شناسی دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

2 دانشیار گروه زیست‌شناسی دریا، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

3 استاد گروه بیوشیمی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

4 استاد گروه شیلات، دانشکده علوم و فنون دریایی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

5 ددانشیار گروه مهندسی زیستی، موسسه مهندسی زیستی و علوم زیستی، انستیتو Superior Tecnico، دانشگاه لیسبون، لیسبون، پرتغال

10.22124/japb.2022.21395.1453

چکیده

ال- آسپاراژیناز باکتریایی به عنوان داروی ضدتوموری در شیمی درمانی لوسمی لنفوبلاستیک حاد و در فرآوری غذاهای پخته یا سرخ شده به منظور ممانعت از تشکیل آکریل­آمید به کار می‌رود. در واقع این آنزیم اهمیت قابل ملاحظه‌ای در کنترل و ممانعت از سرطان دارد. هدف مطالعه حاضر جداسازی و شناسایی مولکولی باکتری‌های بالقوه تولید کننده آنزیم ال- آسپاراژیناز از روده ماهی‌های گاریز و هوور است. بر این اساس، ابتدا 44 جدایه باکتری از روده این ماهی‌ها با استفاده از محیط کشت نوترینت آگار جداسازی شد. سپس غربالگری باکتری‌های تولید کننده ال- آسپاراژیناز با استفاده از محیط کشت جامد اختصاصی M9 انجام شد که به شناسایی 20 جدایه بالقوه تولید کننده آنزیم ال- آسپاراژیناز منجر شد. پس از آن، میزان تولید آنزیم جدایه‌ها اندازه‌گیری شد و بر اساس فعالیت آنزیمی از میان آنها دو جدایه که دارای بیشترین فعالیت آنزیمی بودند (311 و 284 میکرمول در دقیقه) انتخاب و با تجزیه و تحلیل توالی ژن 16S rRNA به ترتیب به عنوان Pseudomonas aeruginosa strain HR03 و Pseudomonas stutzeri strain HR04 شناسایی شدند. به طور کلی، نتایج این مطالعه نشان داد که فلور باکتری‌های روده‌ای ماهی‌های گاریز و هوور مخزن زیستی مناسبی برای جداسازی باکتری‌های تولید کننده ال- آسپاراژیناز است. همچنین باکتری‌های دریایی P. aeruginosa strain HR03 و P. stutzeri strain HR04 احتمالا انتخاب بالقوه‌ای برای تولید ال- آسپاراژیناز به منظور به‌کارگیری در صنایع دارویی و غذایی در آینده هستند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Abdelhai M.H., Hassanin H.A. and Sun X. 2016. Comparative study of rapid DNA extraction methods of pathogenic bacteria. American Journal of Bioscience and Bioengineering, 4(1): 1–8.
Alimolaei M. and Golchin M. 2016. An efficient DNA extraction method for Lactobacillus casei, a difficult-to-lyse bacterium. International Journal of Enteric Pathogens, 4(1): 35–40.
Badoei-Dalfard A. 2015. Purification and characterization of l-asparaginase from Pseudomonas aeruginosa strain SN004: Production optimization by statistical methods. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 4(3): 388–397.
Badoei-Dalfard A. 2016.  L-asparaginase production in the Pseudomonas pseudoalcaligenes strain JHS-71 isolated from Jooshan Hot-spring. Molecular Biology Research Communications, 5(1): 1–10.
Beesoo R., Neergheen-Bhujun V., Bhagooli R. and Bahorun T. 2014. Apoptosis inducing lead compounds isolated from marine organisms of potential relevance in cancer treatment. Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis, 768: 84–97.
Boulares M., Mankai M., Aouadhi C. and Hassouna M. 2013. Characterisation and identification of spoilage psychotrophic Gram-negative bacteria originating from Tunisian fresh fish. Annals of Microbiology, 63(2): 733–744.
Doriya K. and Kumar Devarai S. 2018. Optimization of solid substrate mixture and process parameters for the production of L-asparaginase and scale-up using tray bioreactor. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology, 13: 244–250.
Ettinger L., Ettinger A., Avramis W. and Gaynon P. 1997. Acute lymphoblastic leukaemia. BioDrugs, 7(1): 30–39.
Farag A., Hassan S., Beltagy E. and El-Shenawy M. 2015. Optimization of production of anti-tumor l-asparaginase by free and immobilized marine Aspergillus terreus. The Egyptian Journal of Aquatic Research, 41(4): 295–302.
Geckil H., Gencer S. and Uckun M. 2004. Vitreoscilla hemoglobin expressing Enterobacter aerogenes and Pseudomonas aeruginosa respond differently to carbon catabolite and oxygen repression for production of L-asparaginase, an enzyme used in cancer therapy. Enzyme and Microbial Technology, 35(2-3): 182–189.
Gulati R., Saxena R. and Gupta R. 1997. A rapid plate assay for screening L-asparaginase producing micro-organisms. Letters in Applied Microbiology, 24(1): 23–26.
Hendriksen H., Kornbrust B., Ostergaard P. and Stringer M. 2009. Evaluating the potential for enzymatic acrylamide mitigation in a range of food products using an asparaginase from Aspergillus oryzae. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 57(10): 4168–4176.
Imada A., Igarasi S., Nakahama K. and Isono M. 1973. Asparaginase and glutaminase activities of micro-organisms. Microbiology, 76(1): 85–99.
Izadpanah Qeshmi F., Homaei A., Fernandes P. and Javadpour S. 2018. Marine microbial L-asparaginase: Biochemistry, molecular approaches and applications in tumor therapy and in food industry. Microbiological Research, 208: 99–112.
Izadpanah Qeshmi F., Javadpour S., Malekzadeh K., Tamadoni Jahromi S. and Rahimzadeh M. 2014. Persian Gulf is a bioresource of potent L-asparaginase producing bacteria: Isolation and molecular differentiating. International Journal of Environmental Research, 8(3): 813–818.
Izadpanah Qeshmi F., Rahimzadeh M., Javadpour S. and Poodat M. 2015. Intracellular L-asparaginase from Bacillus sp. PG02: Purification, biochemical characterization and evaluation of optimum pH and temperature. American Journal of Biochemistry and Biotechnology, 12(1): 12–19.
Jiao L., Chi H., Lu Z., Zhang C., Chia Shir R., Show Pau L., Tao Y. and Lu F. 2020. Characterization of a novel type I l-asparaginase from Acinetobacter soli and its ability to inhibit acrylamide formation in potato chips. Journal of Bioscience and Bioengineering, 129(6): 672–678.
Kishore V., Nishita K. and Manonmani H. 2015. Cloning, expression and characterization of l-asparaginase from Pseudomonas fluorescens for large scale production in E. coli BL21. Biotechnology, 5(6): 975–981.
Kornbrust A., Stringer A., Lange K., Hendriksen H., Whitehurst R. and Oort M. 2010. Asparaginase- an enzyme for acrylamide reduction in food products. Enzymes in Food Technology, 2: 59–87.
Koster F. 2007. Development and application of Aspergillus niger asparaginase to prevent the formation of acrylamide in food products. Annuals of Nutrition and Metabolism, 5(1): 393–398.
Kumar M., Shimray C., Indrani D. and Manonmani H. 2014. Reduction of acrylamide formation in sweet bread with L-asparaginase treatment. Food and Bioprocess Technology, 7(3): 741–748.
Lopes W., Santos F., Sampaio Andre F.G.A., Fontao P., Nascimento J., Jurgilas B., Torres G., Da Silva Bon P., Almeida R. and Ferrara M. 2019. Expression, purification, and characterization of asparaginase II from Saccharomyces cerevisiae in Escherichia coli. Protein Expression and Purification, 159: 21–26.
Mahajan R., Saran S., Kameswaran K., Kumar V. and Saxena R. 2012. Efficient production of L-asparaginase from Bacillus licheniformis with low-glutaminase activity: Optimization, scale up and acrylamide degradation studies. Bioresource Technology, 125: 11–16.
Martin S., Dehler C. and Krol E. 2016. Transcriptomic responses in the fish intestine. Developmental and Comparative Immunology, 64: 103–117.
Migaw S., Ghrairi T., Belguesmia Y., Choiset Y., Berjeaud J., Chobert J., Hani K. and Haertle T. 2014. Diversity of bacteriocinogenic lactic acid bacteria isolated from Mediterranean fish viscera.            World Journal Microbiology Biotechnology, 30(4): 1207–1217.
Mohammed K., Rohit P., Abdussamad E., Abdul A., Vase Vinay K. and Bharadiya Sangita A. 2018. Reproductive biology, diet and feeding pattern of longtail tuna Thunnus tonggol (Bleeker, 1851) in the north-eastern Arabian Sea off Gujarat, India. Indian Journal of Fisheries, 65(2): 16–25.
Narayana K., Kumar K. and Vijayalakshmi M. 2008. L-asparaginase production by Streptomyces albidoflavus. Indian Journal of Microbiology, 48(3): 331–336.
Pidiyar Vyankatesh J., Jangid K., Patole Milind S. and Shouche Yogesh S. 2004. Studies on cultured and uncultured microbiota of wild Culex quinquefasciatus mosquito midgut based on 16S ribosomal RNA gene analysis. The American Journal of Tropical Medicine and Hygiene, 70(6): 597–603.
Rajan S. and Deivasigamani B. 2018. Screening, production and characterization of extracellular glutaminase free L-asparaginase producing endo-symbiontic bacteria from the gut of Mugil cephalus (mullet fish). Asian Journal of Pharmacy and Pharmacology, 4(3): 288–292.
Sahu M.K., Sivakumar K., Poorani E., Thangaradjou T. and Kannan L. 2007a. Studies on L-asparaginase enzyme of actinomycetes isolated from estuarine fishes. Journal of Environmental Biology, 28(2): 465–474.
Sahu M.K., Poorani E., Sivakumar K., Thangaradjou T. and Kannan L. 2007b. Partial purification and anti-leukemic activity of L-asparaginase enzyme of the actinomycete strain LA-29 isolated from the estuarine fish, Mugil cephalus (Linn.). Journal of Environmental Biology, 28(3): 645–650.
Sanghvi G., Bhimani K., Vaishnav D., Oza T., Dave G., Kunjadia P. and Sheth N. 2016. Mitigation of acrylamide by l-asparaginase from Bacillus subtilis KDPS1 and analysis of degradation products by HPLC and HPTLC. SpringerPlus, 5(1): 1–11 (533).
Shi R., Liu Y., Mu Q., Jiang Z. and Yang S. 2017. Biochemical characterization of a novel L-asparaginase from Paenibacillus barengoltzii being suitable for acrylamide reduction in potato chips and mooncakes. International Journal of Biological Macromolecules, 96: 93–99.
Sun Z., Qin R., Li D., Ji K., Wang T., Cui Z. and Huang Y. 2016. A novel bacterial type II l-asparaginase and evaluation of its enzymatic acrylamide reduction in French fries. International Journal of Biological Macromolecules, 92: 232–239.
Zuo S., Zhang T., Jiang B. and Mu W. 2015. Reduction of acrylamide level through blanching with treatment by an extremely thermostable L-asparaginase during French fries processing. Extremophiles, 19(4): 841–851.
Zyzak D., Sanders R., Stojanovic M., Tallmadge D., Eberhart B., Ewald D., Gruber D., Morsch T., Strothers M. and Rizzi G. 2003. Acrylamide formation mechanism in heated foods. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 51(16): 4782–4787.