بیان نوترکیب و بررسی خصوصیات بیوشیمیایی ال- گلوتامیناز از سویه بومی Alteribacillus bidgolensis

نوع مقاله : پژوهشی اصیل

نویسندگان

1 گروه زیست سلولی-مولکولی، دانشکده علوم زیستی، دانشگاه خوارزمی، تهران، ایران

2 بانک مولکولی، مرکز ملی ذخایر ژنتیکی و زیستی ایران، جهاد دانشگاهی، تهران، ایران

3 گروه زیست شناسی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه گیلان، رشت، ایران

چکیده
ال-گلوتامیناز یکی از اعضای خانواده آمیدوهیدرولاز هاست که به ابر خانواده بتا-لاکتاماز های وابسته به سرین و پروتئین های متصل به پنی سیلین تعلق دارد. در دهه اخیر ال-گلوتامیناز به خاطر توانایی کاتالیتیکی خود مورد توجه قرار گرفته است و در میان صنایع مختلف به ویژه پزشکی و درمانی ارزش بالایی یافته است. تحقیقات در مورد ال-گلوتامیناز در طول چهار دهه پیشرفت هایی داشته است اما در مقایسه با سایر آنزیم های مهم صنعتی این پیشرفت سرعت کمی داشته است. هزینه نسبتا بالای تولید ال-گلوتامیناز یکی از موانع بزرگی است که کاربرد های صنعتی آن را به تاخیر می اندازد. از طرفی منابع کافی برای تولید انبوه آنزیم به منظور بررسی آزمایشات کلینیکی گسترده موجود نمی باشد. هدف از این مطالعه بیان نوترکیب ال-گلوتامیناز به صورت محلول از سویه  Alteribacillus bidgolensis(P4BT) در سیستم بیانیBL21(DE3)  Escherichia coli و همچنین بررسی فعالیت آنزیم می باشد. در این پژوهش ژن ال-گلوتامیناز با استفاده از وکتور بیانی pET30a  با موفقیت در سیستم بیانی BL21(DE3)  E.coli کلون شد. بیان محلول در شرایط کشت دمای 28 درجه سانتی گراد و با کمک وکتور تجاری pG-KJE8 که حاوی مجموعه ای از چاپرون های مولکولی است انجام شد. در نهایت، سنجش فعالیت ویژه آنزیم خالص و دیالیز شده در دمای 40 درجه سانتی گراد و pH 8 انجام شد و فعالیت آنزیمی برای غلظت 8 میلی مولار سوبسترا U/ mg   01/0 ± 53/0 بدست آمد.  Km ال-گلوتامیناز mM 10/3 و Vmax آن  U/ mg 62/0 محاسبه شد.




 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 
[1] Khalil MS, Moubasher MH, El-Zawahry MM, Miche MM. Evaluation of antitumor activity of fungal L-glutaminase produced by Egyptian isolates. Lett. Appl. NanoBioScience 2020; 9: 924–930.
[2] Orabi H, El-Fakharany E, Abdelkhalek E, Sidkey N. Production, optimization, purification, characterization, and anti-cancer application of extracellular L-glutaminase produced from the marine bacterial isolate. Prep. Biochem. Biotechnol. 2020; 50: 408–418.
[3] Orabi HM, El-Fakharany EM, Abdelkhalek ES, Sidkey NM. L-Asparaginase and L-glutaminase: Sources, production, and applications in medicine and industry. J. Microbiol. Biotechnol. Food Sci. 2019; 179–190.
[4] Masisi BK, El Ansari R, Alfarsi L, Rakha EA, Green AR, Craze ML. The role of glutaminase in cancer. Histopathology 2020; 76: 498–508.
[5] Pandian SRK, Deepak V, Nellaiah H, Sundar K. PEG–PHB-glutaminase nanoparticle inhibits cancer cell proliferation in vitro through glutamine deprivation. Vitr. Cell. Dev. Biol. - Anim. 2015; 51: 372–380.
[6] Dhankhar R, Gupta V, Kumar S, Kapoor RK, Gulati P. Microbial enzymes for deprivation of amino acid metabolism in malignant cells: biological strategy for cancer treatment. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020; 104: 2857–2869.
[7] Kumar SR, Chandrasekaran M. Continuous production of L-glutaminase by an immobilized marine Pseudomonas sp BTMS-51 in a packed bed reactor. Process Biochem. 2003; 38: 1431–1436.
[8] Amobonye A, Singh S, Pillai S. Recent advances in microbial glutaminase production and applications—a concise review. Critical Reviews in Biotechnology 2019; 39: 944–963.
[9] Abu-Tahon MA, Isaac GS. Purification, characterization and anticancer efficiency of l-glutaminase from aspergillus flavus. J. Gen. Appl. Microbiol. 2019; 65: 284–292.
[10] Unissa R, Sudhakar M, Sunil Kumar Reddy A, Naga Sravanthi K. A REVIEW ON BIOCHEMICAL AND THERAPEUTIC ASPECTS OF GLUTAMINASE. Int. J. Pharm. Sci. Res. 2014; 5: 4617.
[11] Srivastava N. Production of food-processing enzymes from recombinant microorganisms. In: eds. Elsevier. 2019; 739–767.
[12] Wakayama M, Nagano Y, Renu N, Kawamura T, Sakai K, Moriguchi M. Molecular cloning and determination of the nucleotide sequence of a gene encoding salt-tolerant glutaminase from Micrococcus luteus K-3. J. Ferment. Bioeng. 1996; 82: 592–597.
[13] Huerta-Saquero A, Calderon J, Arreguın R, Calderon-Flores A, Duran S. Overexpression and purification of Rhizobium etli glutaminase a by recombinant and conventional procedures: a comparative study of enzymatic properties. Protein Expr. Purif. 2001; 21: 432–437.
[14] Koibuchi K, Nagasaki H, Yuasa A, Kataoka J, Kitamoto K. Molecular cloning and characterization of a gene encoding glutaminase from Aspergillus oryzae. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2000; 54: 59–68.
[15] Ito K, Umitsuki G, Oguma T, Koyama Y. Salt-tolerant and thermostable glutaminases of Cryptococcus species form a new glutaminase family. Biosci. Biotechnol. Biochem. 2011; 75: 1317–1324.
[16] Didari M, Amoozegar MA, Bagheri M, Schumann P, Spröer C, Sánchez-Porro C, Ventosa A. Alteribacillus bidgolensis gen. nov., sp. nov., a moderately halophilic bacterium from a hypersaline lake, and reclassification of Bacillus persepolensis as Alteribacillus persepolensis comb. nov. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2012; 62: 2691–2697.
[17] Isono M. Asparaginase and Glutaminase Activities of Micro-organisms. 1973; 85–99.
[18] Irajie C, Mohkam M, Nezafat N, Hosseinzadeh S, Aminlari M, Ghasemi Y. In Silico Analysis of Glutaminase from Different Species of Escherichia and Bacillus. J Med Sci September 2016; 41:
[19] Rosano GL, Morales ES, Ceccarelli EA. New tools for recombinant protein production in Escherichia coli : A 5-year update. 2019; 28: 1412–1422.
[20] El-Gendy MMAA, Taha TM, Abo-Dahab NF, Hassan FSM. Process optimization of l-glutaminase production; a tumour inhibitor from marine endophytic isolate aspergillus sp. ALAA-2000. Int. J. PharmTech Res. 2016; 9: 256–267.
[21] Ferrer-Miralles N, Saccardo P, Corchero JL, Xu Z, García-Fruitós E. General introduction: recombinant protein production and purification of insoluble proteins. Insoluble Proteins Methods Protoc. 2015; 1–24.
[22] Sinsuwan S, Yongsawatdigul J, Chumseng S, Yamabhai M. Efficient expression and purification of recombinant glutaminase from Bacillus licheniformis (GlsA) in Escherichia coli. Protein Expr. Purif. 2012; 83: 52–58.
[23] Shah L, Nadeem MS, Khan JA, Zeyadi MA, Zamzami MA, Mohammed K. Recombinant l-glutaminase obtained from Geobacillus thermodenitrificans DSM-465: characterization and in silico elucidation of conserved structural domains. RSC Adv. 2019; 9: 4258–4267.
[24] Horstmann G, Ewert J, Stressler T, Fischer L. A novel protein glutaminase from Bacteroides helcogenes—characterization and comparison. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2020; 104: 187–199.