تاثیر سن اسپور و القاگرها روی تولید لواستاتین در قارچ آسپرژیلوس ترئوس

نویسندگان

1 گروه نانوتکنولوژی پزشکی، دانشکده فناوری‌های نوین پزشکی، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران

2 گروه مهندسی علوم زیستی، دانشکده علوم و فنون نوین، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده
اهداف: امروزه یکی از راه حل‌های کاهش کلسترول خون استفاده از داروهایی به نام استاتین است که از سنتز کلسترول جلوگیری می‌کنند. این مواد به‌دلیل شباهت به موالونات موجب مهار رقابتی آنزیم HMG-CoA ردوکتاز می‌شوند. لواستاتین یکی از اولین داروهای استاتینی کشف‌شده است که توسط میکروارگانیزم‌های زیادی تولید می‌شود. تولید صنعتی این متابولیت توسط قارچ آسپرژیلوس ترئوس در کشت مایع انجام می‌شود. هدف اصلی این تحقیق بررسی اثر سن اسپور در هنگام تلقیح بر تولید لواستاتین بود. همچنین تاثیر افزودن روغن زیتون و تتراسایکلین به‌عنوان القاگرهای تولید لواستاتین بررسی شدند.

مواد و روش‌ها: در تحقیق تجربی حاضر سوسپانسیون‌های متفاوتی از سن‌های مختلف اسپور تهیه و به محیط کشت قارچ آسپرژیلوس ترئوس ATCC ۲۰۵۴۲ اضافه شدند، غلظت لواستاتین نیز با کروماتوگرافی مایع با عملکرد بالا (HPLC) اندازه‌گیری شد.

یافته‌ها: بیشترین میزان لواستاتین با تلقیح اسپورهایی با سن ۸۵ روز و برابر با ۶۰میلی‌گرم بر لیتر مشاهده شد که حدود دوبرابر بیشتر از تلقیح با اسپورهایی با سن ۱۰ روز بود. بهترین میزان تلقیح اسپور ۱۰۷×۰/۵ اسپور بر میلی‌لیتر به دست آمد. تولید لواستاتین هنگامی که از تتراسایکلین و روغن زیتون به‌عنوان القاگرها استفاده شد به‌طور معنی‌داری افزایش یافت.

نتیجه‌گیری: با افزایش سن اسپور تلقیحی تولید لواستاتین و زیست‌توده بیشتر می‌شود. تولید لواستاتین هنگام افزودن تتراسایکلین و روغن زیتون بیش از ۱/۵برابر نسبت به شیره خرمای تنها افزایش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Gunde-Cimerman N, Friedrich J, Cimerman A, Benički N. Screening fungi for the production of an inhibitor of HMG CoA reductase: Production of mevinolin by the fungi of the genus Pleurotus. FEMS Microbiol Lett. 1993;111(2-3):203-6. [Link] [DOI:10.1111/j.1574-6968.1993.tb06386.x]
Subazini TK, Kumar GR. Characterization of lovastatin biosynthetic cluster proteins in aspergillus terreus strain ATCC 20542. Bioinformation. 2011;6(7):250-4. [Link] [DOI:10.6026/97320630006250]
Alberts AW, Chen J, Kuron G, Hunt V, Huff J, Hoffman C, et al. Mevinolin: A highly potent competitive inhibitor of hydroxymethylglutaryl-coenzyme A reductase and a cholesterol-lowering agent. Proc Natl Acad Sci U S A. 1980;77(7):3957-61. [Link] [DOI:10.1073/pnas.77.7.3957]
Endo A, Kuroda M, Tanzawa K. Competitive inhibition of 3‐hydroxy‐3‐methylglutaryl coenzyme A reductase by ML‐236A and ML‐236B fungal metabolites, having hypocholesterolemic activity. FEBS Lett. 1976;72(2):323-6. [Link] [DOI:10.1016/0014-5793(76)80996-9]
Endo A, Kuroda M, Tsujita Y. ML-236A, ML-236B, and ML-236C, new inhibitors of cholesterogensis produced by Penicillium citrinum. J Antibiot (Tokyo). 1976;29(12):1346-8. [Link] [DOI:10.7164/antibiotics.29.1346]
Jůzlová P, Martínková L, Křen V. Secondary metabolites of the fungusMonascus: A review. J Ind Microbiol. 1996;16(3):163-70. [Link] [DOI:10.1007/BF01569999]
Casas López JL, Sánchez Pérez JA, Fernández Sevilla JM, Acién Fernández FG, Grima EM, Chisti Y. Production of lovastatin by Aspergillus terreus: Effects of the C: N ratio and the principal nutrients on growth and metabolite production. Enzyme Microb Technol. 2003;33(2-3):270-7. [Link] [DOI:10.1016/S0141-0229(03)00130-3]
Goswami S, Vidyarthi AS, Bhunia B, Mandal T. A review on lovastatin and its production. J Biochem Technol. 2012;4(1):581-7. [Link]
Hajjaj H, Niederberger P, Duboc P. Lovastatin biosynthesis by Aspergillus terreus in a chemically defined medium. Appl Enviro Microbiol. 2001;67(6):2596-602. [Link] [DOI:10.1128/AEM.67.6.2596-2602.2001]
Sitaram Kumar M, Jana SK, Senthil V, Shashanka V, Vijay Kumar S, Sadhukhan AK. Repeated fed-batch process for improving lovastatin production. Process Biochem. 2000;36(4):363-8. [Link] [DOI:10.1016/S0032-9592(00)00222-3]
Manzoni M, Bergomi S, Rollini M, Cavazzoni V. Production of statins by filamentous fungi. Biotechnol Lett. 1999;21(3):253-7. [Link] [DOI:10.1023/A:1005495714248]
Manzoni M, Rollini M, Bergomi S, Cavazzoni V. Production and purification of statins from Aspergillus terreus strains. Biotechnol Tech. 1998;12(7):529-32. [Link] [DOI:10.1023/A:1008851430560]
Novak N, Gerdin S, Berovic M. Increased lovastatin formation by Aspergillus terreus using repeated fed-batch process. Biotechnol Lett. 1997;19(10):947-8. [Link] [DOI:10.1023/A:1018322628333]
Prasanna Latha D, Hemalatha KPJ. Production of lovastatin by Aspergillus fischeri NCIM 509 using barley bran, wheat husk, rice bran and rice husk under solid state fermentation. Eur J Exp Biol. 2015;5(8):8-17. [Link]
Porcel ER, López JL, Ferrón MA, Pérez JA, Sánchez JL, Chisti Y. Effects of the sporulation conditions on the lovastatin production by Aspergillus terreus. Bioprocess Biosyst Eng. 2006;29(1):1-5. [Link] [DOI:10.1007/s00449-006-0048-1]
Ehgartner D, Fricke J, Schröder A, Herwig C. At-line determining spore germination of Penicillium chrysogenum bioprocesses in complex media. Appl Microbiol Biotechnol. 2016;100(20):8923-30. [Link] [DOI:10.1007/s00253-016-7787-y]
Bizukojc M, Gonciarz J. Influence of oxygen on lovastatin biosynthesis by Aspergillus terreus ATCC 20542 quantitatively studied on the level of individual pellets. Bioprocess Biosyst Eng. 2015;38(7):1251-66. [Link] [DOI:10.1007/s00449-015-1366-y]
Wang B, Chen J, Li H, Sun F, Li Y, Shi G. Pellet-dispersion strategy to simplify the seed cultivation of Aspergillus niger and optimize citric acid production. Bioprocess Biosyst Eng. 2017;40(1):45-53. [Link] [DOI:10.1007/s00449-016-1673-y]
Lai LS, Hung CS, Lo CC. Effects of lactose and glucose on production of itaconic acid and lovastatin by Aspergillus terreus ATCC 20542. J Biosci Bioeng. 2007;104(1):9-13. [Link] [DOI:10.1263/jbb.104.9]
Atkinson S, Williams P. Quorum sensing and social networking in the microbial world. J R Soc Interface. 2009;6(40):959-78. [Link] [DOI:10.1098/rsif.2009.0203]
Raina S, De Vizio D, Palonen EK, Odell M, Brandt AM, Soini JT, et al. Is quorum sensing involved in lovastatin production in the filamentous fungus Aspergillus terreus?. Process Biochem. 2012;47(5):843-52. [Link] [DOI:10.1016/j.procbio.2012.02.021]
Waters CM, Bassler BL. Quorum sensing: Cell-to-cell communication in bacteria. Annu Rev Cell Dev Biol. 2005;21:319-46. [Link] [DOI:10.1146/annurev.cellbio.21.012704.131001]
Sorrentino F, Roy I, Keshavarz T. Impact of linoleic acid supplementation on lovastatin production in Aspergillus terreus cultures. Appl Microbiol Biotechnol. 2010;88(1):65-73. [Link] [DOI:10.1007/s00253-010-2722-0]
Brown SH, Scott JB, Bhaheetharan J, Sharpee WC, Milde L, Wilson RA, et al. Oxygenase coordination is required for morphological transition and the host-fungus interaction of Aspergillus flavus. Mol Plant Microbe Interact. 2009;22(7):882-94. [Link] [DOI:10.1094/MPMI-22-7-0882]
Horowitz Brown S, Zarnowski R, Sharpee WC, Keller NP. Morphological transitions governed by density dependence and lipoxygenase activity in Aspergillus flavus. Appl Environ Microbiol. 2008;74(18):5674-85. [Link] [DOI:10.1128/AEM.00565-08]
Tsitsigiannis DI, Keller NP. Oxylipins act as determinants of natural product biosynthesis and seed colonization in Aspergillus nidulans. Mol Microbiol. 2006;59(3):882-92. [Link] [DOI:10.1111/j.1365-2958.2005.05000.x]
Tsitsigiannis DI, Kowieski TM, Zarnowski R, Keller NP. Three putative oxylipin biosynthetic genes integrate sexual and asexual development in Aspergillus nidulans. Microbiology. 2005;151(Pt 6):1809-21. [Link] [DOI:10.1099/mic.0.27880-0]
Dartora AB, Bertolin TE, Bilibio D, Silveira MM, Costa JA. Evaluation of filamentous fungi and inducers for the production of endo-polygalacturonase by solid state fermentation. Zeitschrift für Naturforschung C. 2002;57(7-8):666-70. [Link] [DOI:10.1515/znc-2002-7-820]
Jaberi Ansari F, Jafari Mansoorian H, Jalili H, Azizi M. A review of the effective factors for lovastatin production by Aspergillus terreus ATCC 20542 in liquid submerged fermentation. J Babol Univ Med Sci. 2016;18(12):40-8. [Link]
Jia Z, Zhang X, Cao X. Effects of carbon sources on fungal morphology and lovastatin biosynthesis by submerged cultivation of Aspergillus terreus. Asia Pac J Chem Eng. 2009;4(5):672-7. [Link] [DOI:10.1002/apj.316]
Greenspan MD, Yudkovitz JB. Mevinolinic acid biosynthesis by Aspergillus terreus and its relationship to fatty acid biosynthesis. J Bacteriol. 1985;162(2):704-7. [Link]
Endo A. Monacolin K, a new hypocholesterolemic agent produced by a Monascus species. J Antibiot (Tokyo). 1979;32(8):852-4. [Link] [DOI:10.7164/antibiotics.32.852]
Jaberi Ansari F, Hajihassan Z, Jalili H. Recombinant β-NGF production in E.coli using date syrup. Modares J Biotechnol. 2015;6(2):63-70. [Persian] [Link]
Vadakke Kamath P, Santebennur Dwarakanath B, Chaudhary A, Janakiraman S. Optimization of culture conditions for maximal lovastatin production by Aspergillus terreus (KM017963) under solid state fermentation. HAYATI J Biosci. 2015;22(4):174-80. [Link] [DOI:10.1016/j.hjb.2015.11.001]
Rahman NA, Hasan M, Hussain MA, Jahim J. Determination of glucose and fructose from glucose isomerization process by high performance liquid chromatography with UV detection. Mod Appl Sci. 2008;2(4):151-4. [Link] [DOI:10.5539/mas.v2n4p151]
Jia Z, Zhang X, Zhao Y, Cao X. Enhancement of lovastatin production by supplementing polyketide antibiotics to the submerged culture of Aspergillus terreus. Appl Biochem Biotechnol. 2010;160(7):2014-25. [Link] [DOI:10.1007/s12010-009-8762-1]
Karthika C, Sharmila G, Muthukumaran C, Manikandan K. Utilization of whey powder as an alternate carbon source for production of hypocholesterolemic drug by Aspergillus terreus MTCC 1281. Food Sci Biotechnol. 2013;22(5):1-7. [Link] [DOI:10.1007/s10068-013-0220-8]
Nielsen J, Johansen CL, Jacobsen M, Krabben P, Villadsen J. Pellet formation and fragmentation in submerged cultures of Penicillium chrysogenum and its relation to penicillin production. Biotechnol Prog. 1995;11(1):93-8. [Link] [DOI:10.1021/bp00031a013]
Bizukojc M, Ledakowicz S. Biosynthesis of lovastatin and (+)-geodin by Aspergillus terreus in batch and fed-batch culture in the stirred tank bioreactor. Biochem Eng J. 2008;42(3):198-207. [Link] [DOI:10.1016/j.bej.2008.06.022]
Bizukojc M, Ledakowicz S. Biosynthesis of lovastatin and (+)-geodin by Aspergillus terreus in batch and fed-batch culture in the stirred tank bioreactor. Biochem Eng J. 2008;42(3):198-207. [Link] [DOI:10.1016/j.bej.2008.06.022]
Abd Rahim MH. Production of lovastatin, (+)-geodin and sulochrin by Aspergillus terreus ATCC 20542 using pure and crude glycerol [Dissertation]. Sydney: The University of Sydney; 2015. [Link]
Jia Z, Zhang X, Zhao Y, Cao X. Effects of divalent metal cations on lovastatin biosynthesis from Aspergillus terreus in chemically defined medium. World J Microbiol Biotechnol. 2009;25(7):1235-41. [Link] [DOI:10.1007/s11274-009-0007-5]
Radha KV, Lakshmanan D. A review: Lovastatin production and applications. Asian J Pharm Clin Res. 2013;6(3):21-6. [Link]
Gonciarz J, Bizukojc M. Adding talc microparticles to Aspergillus terreus ATCC 20542 preculture decreases fungal pellet size and improves lovastatin production. Eng Life Sci. 2014;14(2):190-200. [Link] [DOI:10.1002/elsc.201300055]
Palonen EK, Neffling MR, Raina S, Brandt A, Keshavarz T, Meriluoto J, et al. Butyrolactone I quantification from lovastatin producing Aspergillus terreus using tandem mass spectrometry-evidence of signalling functions. Microorganisms. 2014;2(2):111-27. [Link] [DOI:10.3390/microorganisms2020111]
Kennedy J, Auclair K, Kendrew SG, Park C, Vederas JC, Hutchinson CR. Modulation of polyketide synthase activity by accessory proteins during lovastatin biosynthesis. Science. 1999;284(5418):1368-72. [Link] [DOI:10.1126/science.284.5418.1368]
Witter DJ, Vederas JC. Putative diels-alder-catalyzed cyclization during the biosynthesis of lovastatin. J Org Chem. 1996;61(8):2613-23. [Link] [DOI:10.1021/jo952117p]