شناسايي و بهبود توليد آنزيم L- آسپاراژيناز با استفاده از سوية قارچي جداشده از خاك: Sarocladium kiliense IBRC-M 30453

Identification and Enhanced Production of L-Asparaginase Enzyme Using A Soil-Isolated Fungal Strain: Sarocladium kiliense IBRC-M 30453

مقدمه: L- آسپاراژيناز يك آنزيم ضدسرطان مهم است كه در صنايع پزشكي و غذايي كاربرد دارد. با در نظر داشتن اهميت L- آسپاراژيناز در صنايع مختلف، يافتن سويه‌هاي مولد جديدي ارجحيت مي‌يابد كه بتوانند سطح بالاتري از آنزيم با حداقل عوارض جانبي را توليد كنند. مواد و روشها: غربالگري اوليه سويه‌هاي مولد L- آسپاراژيناز با آزمون كيفي روي پليت محيط كشت زاپك داكس آگار تغييريافته حاوي L- آسپاراژين به‌عنوان منبع نيتروژن و فنل رد به‌عنوان انديكاتور pH انجام شد. فعاليت L- آسپاراژينازي سوية مولد با استفاده از روش نسلريزاسيون اندازه‌گيري شد. شناسايي سوية قارچي با تعيين ويژگي‌هاي مورفولوژيك و آناليز فيلوژني ژن‌هاي ريبوزومي ITS (نواحي فاصله‌انداز رونويسي‌شوندة داخلي) و ژن LSU (زيرواحد بزرگ ريبوزومي) انجام شد. توليد L- آسپاراژيناز با روش يك عامل در هر زمان بهينه‌سازي شد. تأثير دما، ميزان مايه تلقيح، منبع كربن و نيتروژن بر توليد آنزيم ارزيابي شد. نتايج: سوية Sarocladium kiliense IBRC-M 30453 از خاك، جداسازي و به‌عنوان يك سوية بالقوه مولد L- آسپاراژيناز شناسايي شد. روش توليد آنزيم خارج سلولي بود. فعاليت بهينة آنزيم U ml−1 4/62 در دماي 25 درجه سانتي‌گراد، ميزان مايه تلقيح حجمي 9 درصد و با استفاده از سوكروز به‌عنوان منبع كربن و آمونيوم كلرايد به‌عنوان منبع نيتروژن به دست آمد. فرايند بهينه‌سازي به افزايش 8/2 برابري توليد آنزيم منجر شد. بحث و نتيجهگيري: به‌دليل افزايش كاربردهاي پزشكي و غذايي L- آسپاراژيناز در بازار تجاري، تقاضا براي اين آنزيم از منابع جديد و با عوارض جانبي كمتر وجود دارد و L- آسپاراژيناز قارچي مي‌تواند پاسخي مناسب به وضعيت كنوني بازار باشد؛ با وجود اين، به‌كارگيري روش‌هاي آماري بهينه‌سازي و دست‌ورزي‌هاي ژنتيكي در مطالعات پيش رو براي دستيابي به حداكثر ميزان توليد و بهبود قابليت توليد صنعتي توصيه مي‌شود.

ntroduction: L-asparaginase is a significant anticancer enzyme used both in medicine and food industries. Considering the importance of L-asparaginase in different industries, finding new sources of producer strains that can produce higher levels of this enzyme with minimum side effects is preferred. Materials and Methods: Initial screening for L-asparaginase-producing strain was performed via qualitative plate assay on modified Czapex Dox's agar medium using L-asparagine as the nitrogen source and phenol red as pH indicator. L-asparaginase activity of the fungal strain was quantified by the nesslerization method. Its identification was performed by using both morphological characteristics and phylogenetic analyses of DNA sequence data, including ribosomal DNA regions of ITS (Internal Transcribed Spacer) and LSU (large Sub-Unit) rDNA. L-asparaginase production was optimized by the One Factor-At-the-Time (OFAT) technique. The impacts of temperature, inoculum size, nitrogen, and carbon sources on the enzyme production were then evaluated. Results: Sarocladium kiliense IBRC-M 30453 was isolated from soil and identified as a potent enzyme-producing strain. The enzyme production was based on the extracellular mode. An optimum enzyme activity of 62.4 U ml−1 was obtained at the temperature of 25°C with inoculum size of 9% (v/v) and sucrose containing carbon and ammonium chloride as the nitrogen source. The optimization process led to 2.8-fold increase in the enzyme production. Discussion and Conclusion: There is a market demand for an alternate source of L-asparaginase with fewer adverse effects due to an increase in the clinical and industrial applications of this enzyme. Fungal L-asparaginase can be the proper answer to the current status of the market. However, application of statistical optimization processes and genetic manipulation have been recommended in other studies to achieve its maximum production level and improve feasibility of its industrial production