ارزيابي توليد اسيد لاكتيك در غلظت هاي مختلف ساكارز و بررسي بيوانفورماتيكي ساختار پروتيين لاكتات دهيدروژناز در باكتري هاي پروبيوتيك

Evaluation of Lactic Acid Production in Different Concentrations of Sucrose and Bioinformatic Analysis of Lactate Dehydrogenase Protein Structure in Probiotic Bacteria

پروبيوتيك ها باكتري هاي مفيدي هستند كه اثرات سودمندي در سلامت ميزبان دارند. اسيد لاكتيك به عنوان محصول اصلي تخمير توسط آنزيم لاكتات دهيدروژناز در اين باكتري ها توليد مي شود كه به عنوان يك تركيب شيميايي مهم كاربرد قابل توجهي در صنايع غذايي و دارويي دارد. هدف از پژوهش حاضر ارزيابي توليد اسيد لاكتيك درغلظت هاي مختلف ساكارز و بررسي بيوانفورماتيكي پروتيين لاكتات دهيدروژناز در سه سويه باكتري پروبيوتيك مي باشد. اين سه سويه Lactobacillus casei ، Lactobacillus plantarum و Lactobacillus brevis بودند. در اين مطالعه سويه هاي باكتري در محيط MRS حاوي غلظت هاي مختلف ساكارز (5/2, 5 , 10,20 و صفر گرم بر ليتر) كشت داده شد و در دماي 37 درجه سانتي گراد به مدت 72 ساعت گرمخانه گذاري شدند. ميزان رشد باكتري ها و توليد اسيد لاكتيك توسط شمارش تعداد كلني در يك ميلي ليتر(CFU/ml) و كروماتوگرافي گازي به ترتيب اندازه گيري شد. در ضمن بررسي "ساختار دوم" پروتيين لاكتات دهيدروژناز مسيول توليد لاكتيك اسيد موجود در اين سه سويه با استفاده از روش هاي بيوانفورماتيكي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه ساكارز 20 و 10 درصد بطور قابل توجهي رشد و توليد اسيد لاكتيك را در هر سه سويه القا مي كند. از بين سه سويه، L. plantarum و L. Casei مي تواند اسيد لاكتيك بيشتري توليد كند. بررسي بيوانفوماتيكي پروتيين لاكتات دهيدروژناز نشان داد كه درصد مارپيچ آلفا و صفحات بتا در سويه هاي L. plantarum و L. Casei ، به ترتيب، به ميزان قابل توجهي بيشتر از L. brevis بود. داده هاي حاصل از اين آزمايش نشان داد كه آنزيم لاكتات دهيدروژناز در دو سويه L. plantarum و L. Casei ممكن است كانديدهاي مناسبي براي كابردهاي گسترده در مهندسي ژنتيك باشند.

Probiotics are useful bacteria that exert beneficial health effects on the host. These bacteria produce lactic acid as the main product of sugar fermentation via lactate dehydrogenase activity. Lactic acid is considered an important chemical compound which has significant applications in pharmaceutical and food industry. In the present study, lactic acid production and in silico properties of lactate dehydrogenase in three strains of probiotic bacteria were investigated. These three strains were Lactobacillus casei, Lactobacillus brevis and Lactobacillus plantarum. These strains were grown in the de Man, Rogose Sharpe (MRS) medium containing different concentrations of sucrose (20, 10, 5, 2.5, 0 g/l). These bacteria were incubated at 37°C for 72 hours. The bacterial growth and lactic acid production were estimated by colony-forming unit (CFU) and Gas Chromatography (GC) analyzes, respectively. In silico properties of lactate dehydrogenase, which is responsible for lactic acid production, was also evaluated. The result showed that 10 and 20% sucrose could greatly induce growth and production of lactic acid in these three strains. Among these three bacteria, L. plantarum and L. casei could produce more lactic acid. The in silico results of lactate dehydrogenase demonstrated that alpha-helix and beta-sheet percentage in L. plantarum and L. casei were significantly more than L. bervis. These results verified that lactate dehydrogenase of L. plantarum and L. casei is a good candidate for genetic engineering processes.