Skip to main content
SUPERVISOR
علی اصغر کارخانه (استاد راهنما) فاطمه تابنده (استاد مشاور) اقافخر میرلوحی فلاورجانی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Nastaran Goodarzi
نسترن گودرزی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

The Effect of a5 Domain Deletion in Bacillus thermocatenulatus Lipase on Enzyme s Properties
Lipases (triacylglycerol acyl hydrolase EC 3.1.1.3) are the most important industrial enzymes that are used in various industries including food, detergents, pharmaceutical products, leather, textile, cosmetic and paper. Bacterial lipases are member of a/b hydrolase family that hydrolyz triacylglycerols at the water-lipid interface. The comparision of Bacillus lipases with a/b hydrolase structure showed that a5 helix enter in Bacillus lipases during the evolution. Improvement of catalytic activity and substrate specificity by using protein engineering is significant in commercial applications. In this study, after bioinformatic researches, a5 helix from btl 2 gene of Bacillus thermocatenulatus was deleted by SOE-PCR method and mutant gene was cloned into TA vector, Then was transformed into E.coli bacteria. After the confirmation of cloning, mutant gene was cloned into pPICZaB expression vector; afterwards, it was transformed to Pichia pastoris yeast. Moreover, after the confirmation of expression, enzyme's activity of lipase purified with DE52 resin was measured with pH-stat device. The effect of various substrate, temperature, thermostability, pH, metal ions, detergents and organic solvents on normal and mutant enzymes was examined. The results indicated that the mutant lipase’s activity is higher than the native lipase in a wider range of pH. The mutation has dramatically increased enzyme’s activity in the presence of substrate and mainly C8 substrate. Mutant lipase tolerates 45-60° C temperatures and this feature leads to various applications in detergents, food and oleochemical industries. The results demonstrated that the mutant enzymes’ activity decreased in presence of different organic solvents, detergents and some ions in comparison with native enzyme. In terms of thermostability, mutant enzyme did not change perceptibly comparing to the native one. Probably, the deletion of a5 helix causes less exposure of hydrophobic molecules to the surface and in some cases this turn may result the increasing of enzyme activity. Furthermore, it is supposed that the mutation changed the active site of mutant enzyme and provided the ability of hydrolyzing substrate with longer hydrocarbon chain. Generally, the result proves that the structure of a5 helix which belongs to Bacillus thermocatenulatus lipase is not necessary and the deletion of it did not change the folding of enzyme. In addition, this deletion, in some cases, increased the activity of enzyme which may lead to more application of this enzyme in different industries. Keywords : Bacillus themocatenulatus, lipase, Pichia pastoris, protein engineering,a/bhydrolase,a5 helix.
لیپازها (تری آسیل گلیسرول آسیل هیدرولاز (EC 3.1.1.3 از مهم ترین آنزیم های صنعتی هستند که در صنایع مختلف از جمله صنایع غذایی، شوینده ها، تولیدات دارویی،چرم، پارچه، لوازم آرایشی و کاغذ کاربرد دارند. لیپازهای باکتریایی عضوی از خانواده ?/? هیدرولاز هستند کهتری آسیل گلیسیرول هارا در فاز بین آب- چربی هیدرولیز می کنند. مقایسه ساختار لیپازهای Bacillus با ?/? هیدرولازها نشان می دهد که مارپیچ ?5 طی تکامل وارد ساختار لیپازهای Bacillus شده است. بهبود ویژگی سوبسترایی و فعالیت کاتالیتیک لیپازها با استفاده از روش های مهندسی پروتئین در کاربردهای تجاری اهمیت دارد. در این تحقیقپس از مطالعات بیوانفورماتیک، مارپیچ ?5 از ژن btl 2 باکتری Bacillus thermocatenulatus با روش SOE-PCR حذف و ژن جهش یافتهدر TA وکتور همسانه سازی و سپس درون باکتری E.coli ترانسفورم شد.پس از تایید همسانه سازی، ژن btl 2 جهش یافته برای انتقال به مخمر Pichia pastoris درون وکتور بیانی pPICZ?Bهمسانه سازی شد. پس از تایید بیان، فعالیت آنزیمیپروتئین خالص شده با رزین DE52 با دستگاه pH-stat سنجیده شد. پس از آن اثر سوبستراها، دما، پایداری دمایی، pH، یون فلزی، دترجنت و حلال های آلی متفاوت بر آنزیم طبیعی و جهش یافته بررسی شد. نتایج نشان داد که لیپاز جهش یافته فعالیت بالاتر در طیف وسیعتری از pH نسبت به لیپاز طبیعی دارد.همچنین افزایش فعالیت آنزیم جهش یافته در مقابل اکثر سوبستراها و به ویژه سوبسترای هشت کربنه، مشاهده شد. لیپاز جهش یافته دماهای 45 تا 60 درجه سانتیگراد را بهتر تحمل می کندکه این ویژگی ها منجر به کاربردهای مختلف در صنایع شوینده، غذایی و اولئوکمیکال می گردد. به علاوه نتایج نشان داد که فعالیت آنزیم جهش یافته نسبت به آنزیم طبیعی در مقابل حلال های آلی و دترجنت های مختلف و نیز برخی یون ها از خود کاهش نشان داد. پایداری دمایی آنزیم جهش یافته نسبت به آنزیم طبیعی تغییر محسوسی نداشت.احتمال می رود که در اثر حذف مارپیچ ?5، مولکول های هیدروفوبیک کمتر در معرض سطح قرار گرفته باشند و آنزیم در مواردی افزایش فعالیت از خود نشان داده است. به علاوه حدس زده می شود که جهش، جایگاه فعال آنزیم جهش یافته را تغییر داده باشد و توانایی هیدرولیز سوبستراهای با طول زنجیر هیدروکربنی بیشتر را ایجاد کرده باشد. در کل نتایج آزمایشات ثابت کرد که مارپیچ ?5 در ساختارلیپاز Bacillus thermocatenulatus ضروری نبوده و حذف آن تاخوردگی کلی آنزیم را از بین نمی برد، به علاوهدر مواردی باعث افزایش فعالیت نیز می گردد که منجر به کاربردهای بیشتر این آنزیم در صنایع مختلف می شود. واژگان کلیدی : لیپاز، مهندسی پروتئین، مارپیچ?5،?/?هیدرولازها، Bacilus thermocatenulatus ، Pichia pastoris

ارتقاء امنیت وب با وف بومی