بررسي فاكتورهاي موثر در بهينه سازي توليد پروتئين لايه سطحي HPI در سويه دينوكوكوس راديودورانس R1، با روش سطح پاسخ (RSM)

Investigation of Effective Factors on the Optimization of Surface Layer Protein Production in the Deinococcus radiodurans R1 Strain using Response Surface Method

زمينه و اهداف: پروتئين لايه سطحي جداشده از سطح باكتري ها، به دليل خاصيت خودآرايي بر روي انواع سطوح و ايجاد گروه هاي عاملي منظم كاربردهاي قابل توجهي درزمينه هاي نانو بيوتكنولوژي، مانند ساخت حسگرهاي زيستي، سيستم هاي دارو رسان هوشمند و مهندسي بافت دارند. در اين تحقيق، بهينه سازي تركيبات محيط كشت ناپيوسته براي توليد پروتئين لايه سطحي HPI از سويه دينوكوكوس راديودورانس R1 با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) انجام شد. مواد و روش كار: در سال 1395 شمسي، ابتدا محيط كشت براي 16 آزمايش طراحي شده توسط طرح فاكتوريل جزئي (FFA) آماده شد و پس از كشت ميكروارگانيسم، متغيرهاي موثر از ميان شش متغير محيط كشت ناپيوسته براي توليد پروتئين لايه سطحي از دينوكوكوس راديودورانس R1 بررسي شد. سپس با استفاده از روش سطح پاسخ با طرح مركب مركزي، 20 آزمايش براي بهينه سازي متغيرهاي موثر طراحي شد. خلوص پروتئين سطحي با آناليز SDS-PAGE بررسي و غلظت آن با روش برادفورد محاسبه شد. يافته ها: محيط كشت بهينه: 13/36g/L گلوكز، 5g/L عصاره مخمر، 5g/L تريپتون، 2g/L بافر HEPES، 0/55g/L MgSO4*7H2O و 0/0368g/L MnCl2*4 H2O تعيين شد. جرم سلولي تر 16/87g/Lبه دست آمد كه 24% بيشتر از محيط كشت پايه TGY و 74% بيشتر از محيط كشت TGY حاوي كلريد سديم است. نتيجه گيري: نتايج حاصل از روش برادفورد، نشان داد كه غلظت پروتئين لايه سطحي HPI جداشده از دينوكوكوس راديودورانس R1 كه در يك ليتر محيط كشت بهينه رشد نموده، برابر است با: mg 5/6 كه بيش از دو برابر بيشتر از غلظت پروتئين لايه سطحي جداشده از اين سويه از يك ليتر محيط كشت پايه TGY است.

Background and Aims: Due to its self-assembly properties on variety of surfaces and creating regular functional groups, surface layer protein isolated from bacteria, has significant applications in the field of nanobiotechnology such as biosensor production, targeting drug delivery systems and tissue engineering. In this research, optimization of discontinuous culture medium compositions for the production of HPI surface layer protein from Deinococcus radiodurans R1 strain was performed using the response surface (RSM) method. Materials and Methods: In 2016, culture medium for 16 designed experiments with fractional factorial analysis (FFA) was prepared and effective factors among six variables of the discontinuous culture medium was investigated for the production of surface layer proteins of D.radiodurans R1. Twenty experiments were then designed for the optimization of effective variables using central composite design (CCD) method. Surface protein purity was assessed using SDS-PAGE analysis and its concentration was calculated via Bradford method. Results: The optimized medium containing 13.36 g/L glucose, 5 g/L yeast extraction, 5 g/L tryptone, 2 g/L HEPES buffer, 0.55 MgSO4*7H2O, 0.0368 g/L MnCl2*4 H2O, was determined. Wet cellular mass was found as 16.87 g/L, which is 24% more than TGY basic medium and 74% much more than TYG culture medium including NaCl. Conclusions: Results of the Bradford method demonstrated that the concentration of surface layer protein HPI isolated from D. radiodurans R1 was 5.6 mg which was more than twice of that using 1liter of basic TGY medium.