بررسي اثر بيان ژن هموگلوبين ويترئوسيلا (VHb) روي بهره دهي توليد دفروكسامين B توسط باكتري استرپتومايسس پيلوسوس

Investigating the effect of vitreousella hemoglobin (VHb) gene expression on Deferoxamine B production efficiency by Streptomyces pilosus bacteria

Desferrioxamine-B (DFB) به دليل توانايي آن در اتصال به آهن (III) و بسياري از يون هاي فلزي ديگر مورد مطالعه قرار گرفته است. از معروف ترين كاربردهاي اين شلاتور فلزي در درمان بيماراني مانند تالاسمي است كه با انباشت يون آهن درگير هستند. استرپتومايسس پيلوسوس از گونه هاي ميكروبي رايج در توليد DFB مي باشد كه به دليل حساسيت بالا به اكسيژن، بهره دهي رشد و توليد آن بشدت تحت تاثير اكسيژن محلول است. هموگلوبين ويترئوسيلا (VHb) يك پروتئين متصل به اكسيژن است كه مي تواند انتقال اكسيژن درون سلولي را تسهيل كند و كارايي استفاده از اكسيژن را بهبود بخشد و در نهايت توليد متابوليت مورد نظر را افزايش دهد. لذا در اين تحقيق براي اولين بار اثر حضور قطعه ژن هموگلوبين در استرپتومايسس پيلوسوس روي بهره دهي رشد باكتري و توليد DFB در مقايسه با سويه وحشي در محيط كشت MYB Modify (مالت، عصاره مخمر و دكستروز 10 گرم در ليتر) در pH 7.3، 29ºC و rpm150 بررسي شد. بهره دهي توليد DFB در حضور ژن VHb بيش از 5 برابر نسبت به سويه وحشي افزايش يافت. بطوريكه حضور ژن VHb باعث افزايش توليد DFB از 0.7 گرم در ليتر در 72 ساعت سويه اصلي به توليد 1.25 گرم در ليتر در 24 ساعت در سويه نوتركيب شد. انتظار مي رود با انجام فرايند كشت در فرمانتور و فراهم شدن امكان كنترل pH و غلظت اكسيژن محلول بهره دهي رشد باكتري و توليد DFB در مقايسه با سويه وحشي به ميزان بيشتري افزايش يابد

Desferrioxamine-B (DFB) has been studied for its ability to bind iron (III) and many other metal ions. One of the most famous uses of this metal chelator is in the treatment of patients with conditions such as thalassemia, who suffer from accumulation of iron ions. Streptomyces pilosus is one of the common microbial species used in the production of DFB. Due to its high sensitivity to oxygen, its growth and production efficiency are strongly influenced by dissolved oxygen. Vitreous hemoglobin (VHb) is an oxygen-binding protein that can facilitate intracellular oxygen transport, improve oxygen utilization efficiency, and ultimately increase the production of the target metabolite. For the first time in this research, the effect of the presence of the hemoglobin gene fragment in Streptomyces pilosus on bacterial growth efficiency and DFB production, compared to the wild strain, in the MYB modified culture medium (malt, yeast extract, and dextrose 10 g/L) at pH 7.3, 29ºC, and 150 rpm was studied. The yield of DFB production in the presence of the VHb gene increased more than five times compared to the wild strain. Thus, the presence of the VHb gene increased the production of DFB from 0.7 g/L in 72 hours in the original strain to 1.25 g/L in 24 hours in the recombinant strain. It is expected that by cultivating the process in the bioreactor and controlling the pH and dissolved oxygen concentration, the growth efficiency of the bacteria and the production of DFB will increase greatly compared to the wild strain.