مقايسه توليد سلولاز در سلول‌هاي جهش‌يافتۀ Trichoderma parceramosume PTCC5140

Comparative production of cellulases by mutants of Trichoderma parceramosume PTCC5140

مقدمه: سلولز فراوان­ترين پليمر زيستي در طبيعت است. كمپلكس آنزيمي سلولاز از سه آنزيم اندوگلوكاناز، سلوبيوهيدرولاز و β-گلوكوزيداز تشكيل شده است. گلوكز آزادشده از هيدروليز آنزيمي سلولز به‌عنوان يك سوبستراي مناسب در زيست‌فناوري استفاده مي­ شود. مواد و روش ها: در اين پژوهش 7 گونۀ مختلف از جنس Trichoderma از مركز كلكسيون ميكروارگانيسم­ هاي صنعتي ايران دريافت و فعاليت سلولازي در آنها بررسي شد. كربوكسي‌متيل سلولز، آويسل و سلوبيوز به‌ترتيب به‌عنوان سوبستراي سنجش فعاليت آنزيم­ هاي اندوگلوكاناز، اگزوگلوكاناز و سلوبياز استفاده شد و همچنين زيست‌تودۀ خشك سلولي و روند توليد آنزيم بررسي شد. در نهايت جهش‌زايي با اسيد نيترو 0/2 مولار انجام شد. نتايج: بر اساس سنجش فعاليت آنزيمي از بين 7 گونۀ مختلف تريكودرما، PTCC5140 Trichoderma parceramosume به‌عنوان بهترين سويه با بالاترين فعاليت سلولوليتيك انتخاب شد. اين سويه با داشتن فعاليت اندوگلوكانازي 0/182 واحد در ميلي ­ليتر، فعاليت اگزوگلوكانازي 0/538 واحد در ميلي ليتر و فعاليت سلوبيازي 0/109 واحد در ميلي­ ليتر به‌عنوان سويه­ اي كه بالاترين فعاليت را در هر سه آنزيم داشت انتخاب شد. جهش‌زايي تصادفي سويۀ والد و انتخاب سويه‌هاي جهش‌يافته منجر به توليد 4 سويۀ جهش‌يافتۀ پايدار شد كه ميزان توليد آنزيم در آنها از 2 تا 11 برابر بيشتر از سويۀ والد بود. بحث و نتيجه گيري: بررسي سلولاز توليدشده در جهش‌ يافته­ هاي حاصل از PTCC 5140 T. parceramosume نشان داد كه استفاده از روش جهش­زايي، با افزايش 2 تا 11 برابري فعاليت آنزيمي مي ­تواند به‌عنوان روش مناسبي براي افزايش فعاليت كمپلكس آنزيمي سلولاز باشد. جهش‌ يافته هاي به‌دست‌آمده در اين پژوهش، مي‌توانند به‌عنوان انتخابي مناسب جهت فرآيندهاي تبديل سلولز به سوبستراهاي ساده ­تر مطرح باشند.

Introduction: Cellulose is the most abundant biopolymer in the world. Cellulase, including endoglucanase, cellobiohydrolase and beta-glucosidase, catalyzes the hydrolysis of cellulose. Released glucose from enzymatic hydrolysis of cellulosic biomass is used in different biotechnology fields. Materials and methods: In this study, seven different Trichoderma species were obtained from Persian Type Culture Collection (PTCC) and in order to select the best ones, cellulase activity of native strains was determined. Sodium salt of carboxymethyl cellulose (CMC-Na), Avicel and cellobiose were used for endoglucanase, cellobiohydrolase (exoglucanase) and cellobiase (beta-glucosidase) assays, respectively. Kinetics of cellulose production was evaluated for the selected strain. Finally, random mutagenesis with 0.2 M sodium nitrate was done. Results: Among 7 different fungal species, Trichoderma parceramosum PTCC 5140 was selected as the best strain with the highest cellulase activity. This strain, by production of 0.182 U/ml of endoglucanase, 0.538 U/ml of exoglucanase and 0.109 U/ml of cellubiase, showed the highest amount of all three constituents of cellulolytic complex. Random mutagenesis and mutant selection of this strain caused to isolate 4 stable mutants that were able to produce 2 to 11 fold more enzymes compared with the parent strain. Discussion and conclusion: Evaluation of cellulase production in mutant strains of Trichoderma parceramosume PTCC 5140 showed that use of chemical mutagenesis with 2 to 11 fold increasing in enzyme activity is a potent method to improve cellulase complex activity. In the current study, obtained mutant strains could be introduced as a potent cellulase producer for further studies in bioconversion processes.