Geri Dön

Reaksiyon mühendisliği prensipleriyle rekombinant L-fenilalanin üretimi için biyoproses geliştirilmesi

Bioprocess development for recombınant L-phenylalanine production by reaction engineering principles

PDF İndir

  1. Tez No: 180780
  2. Yazar: YASEMİN DEMİRCİ
  3. Danışmanlar: PROF.DR. TUNÇER ÖZDAMAR
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: L-fenilalanin, reaksiyon mühendisliği, metabolik mühendislik, aroA, aroH, rekombinant Bacillus subtilis, biyoreaktör, oksijen aktarımı, hücreiçi tepkimeler, L-phenylalanine, reaction engineering, metabolic engineering, aroA, aroH, recombinant Bacillus subtilis, bioreactor, oxygen transfer intracellular reactions
  7. Yıl: 2006
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Ankara Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: 305

Özet

Aromatik amino asit yolizinde DAHP sentetaz (gen: aroA) enziminin katalizlediği ilk tepkime ilekorizmat mutaz (gen: aroH) enziminin katalizlediği korizmat'tan prefenat oluşum tepkimelerirekombinant L-fenilalanin üretiminde iki kısıtlayıcı tepkime olarak belirlendiğinden, bu iki konumayönelik olarak rekombinant-Bacillus subtilis ve biyoproses geliştirilmesi araştırma programınıntemel amacıdır. Beş alt-programdan oluşan araştırma programının ilk alt-programındabiyokimyasal reaksiyon mühendisliği teknikleri kullanılarak DAHP sentetaz enziminden sorumluaroA geni, aroH geni içeren ve içermeyen pUC19 E.coli plasmidlerine paralel olarak yapışkan-uçligasyon tepkimesi ile klonlanmış, ardından pMK4 ve pMK4::aroH E.coli-Bacillus shuttleplasmidlerine sub-klonlama yapılmış ve geliştirilen pMK4::aroA::aroH ve pMK4::aroAplasmidleri ayrı ayrı Bacillus subtilis A-263'e aktarılarak iki r-B.subtilis geliştirilmiştir. İkinci alt-programda, geliştirilen r-Bacillus subtilis A-263 ve doğal Bacillus subtilis A-263 ile VR=0.11 dm3çalışma hacimli biyoreaktörlerde, T=37 ºC, N=200 dk-1 ve pH0=6.8 işletme koşullarında glukozunkarbon kaynağı olarak kullanıldığı tanımlanmış üretim ortamında L-fenilalanin üretimperformansları karşılaştırılmıştır. Bu koşullarda en yüksek L-fenilalanin derişimine (Cphe=1.38 kgm-3) pMK4::aroA::aroH taşıyan r-Bacillus subtilis A-263 ile ulaşılmıştır. Üçüncü alt-programda,laboratuvar ölçekte geliştirilen koşullarda, VR=0.55 dm3 hacimli, mekanik karıştırmalı, pH,sıcaklık, çözünmüş oksijen ve karıştırma hızı kontrollü pilot-ölçek kesikli biyoreaktörlerde L-fenilalanin üretimine oksijen aktarımının etkisi sistematik bir programla; QO/VR=0.2, 0.35, ve 0.5vvm hava giriş hızlarında, N=500 ve 750 dk-1 karıştırma hızlarında oluşturulan oksijen-aktarımkoşullarında araştırılmıştır. Glukoz, hücre, L-fenilalanin, amino asit ve organik asit derişimleriölçülmüştür. En yüksek L-fenilalanin üretimi (Cphe=1.5 kgm-3) Q0/VR=0.5 vvm, N=500 dk-1 oksijenaktarım koşullunda elde edilmiştir. Dördüncü alt-programda belirlenen periyotlarda oksijen aktarımkoşullarında elde edilen veriler kullanılarak, 150 tepkime ve 110 metabolit içeren hücreiçibiyokimyasal-tepkime sistemi için kurulan matematik model çözülmüş ve, tepkime akıları vedağılımı bulunarak sonuçlar yorumlanarak değerlendirilmiştir

Özet (Çeviri)

The reactions catalysed by DAHP sentetase (EC 2.5.1.54) and chorismate mutase (EC 5.4.99.5) inthe L-phenylalanine pathway of Bacillus subtilis were predicted as the rate-limiting steps. Toovercome the limitation of the reactions and to increase the yield and selectivity in L-phenylalanineproduction, by metabolic engineering design and research program, aroA and aroH genesencoding, respectively, DAHP sentetase and chorismate mutase were cloned one by one first ontoan E.coli plasmid. aroA gene was cloned first onto the pUC19 and pUC19::aroH with the sticky-end reactions, and then sub-cloned onto a multicopy Bacillus-E.coli shuttle vectors pMK4 andpMK4::aroH for developing two r-Bacillus subtilis A-263 carrying pMK4::aroA::aroH andpMK4::aroA strains, were transfered into Bacillus subtilis A-263. L-phenylalanine productionperformance of r-Bacillus subtilis A-263 and wild type Bacillus subtilis A-263 were compared on adefined medium with sole carbon source glucose at T=37 ºC, N=200 dk-1 ve pH0=6.8 operationconditions in VR=0.11 dm3 laboratory scale bioreactors. The highest L-phenylalanine concentrationwas obtained (Cphe=1.38 kgm-3) by r-Bacillus subtilis A-263 carriyng pMK4::aroA::aroH.Thereafter, the effects of oxygen transfer on L-phenylalanine production were investigated atpHo=6.8 and T=37ºC at five different oxygen transfer conditions in VR=0.55 dm3 pilot-scale batch-bioreactors consisted of systems having temperature, pH, foam, dissolved oxygen, air inlet, stirringcontrols. L-phenylalanine, cell, amino acids and organic acids were measured. The oxygen transfercontion Qo/VR=0.5 vvm, N=500 min-1 (MOT1 condition) produced maximum L-phenylalanine asCphe=1.5 kgm-3. Lastly in order to generate a deep understanding, metabolic flux analysis for thefive oxygen transfer condition , moreover, the fluxes at MOT1 conditions for the three r-B.subtilis,i.e., r-B. subtilis carrying pMK4::aroH, r-B. subtilis carrying pMK4::aroA, and r-B. subtiliscarrying pMK4::aroA::aroH, were calculated using the data obtained in pilot-scale bioreactorexperiments. The results shows the successful pathway flux amplification achieved by themetabolic engineering design in the aromatic amino acid pathway toward L-phenylalanine.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    180782

    Reaksiyon mühendisliği prensipleriyle rekombinant insan büyüme hormonu üretimi biyoproses geliştirilmesi

    Bioprocess development for recombinant human growth hormone production by reaction engineering principles

    BİRGÜL ŞENTÜRK

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2006

    Kimya MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. TUNÇER ÖZDAMAR

  2. Tez No

    233420

    Metabolik mühendislik ve reaksiyon mühendisliği prensipleriyle hücre-dışı rekombinant insan büyüme hormonu üretimi

    Extracellular recombinat human growth hormone production by metabolic engineering and reaction engineering principles

    ÖZGE DENİZ YILMAZ

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2008

    Kimya MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. GÜZİDE ÇALIK

    PROF. DR. H. TUNÇER ÖZDAMAR

  3. Tez No

    153595

    Determination of metabolic bottlenecks using reaction engineering principles in serine alkaline protease production by recombinant Bacillus sp.

    Bacillus türleri ile serin alkali proteaz üretimindeki darboğazların reaksiyon mühendisliği prensipleriyle belirlenmesi

    İLKİN ECE TELLİ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2004

    Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. PINAR ÇALIK

    PROF. DR. TUNÇER ÖZDAMAR

  4. Tez No

    76787

    Hidrojen iyonu derişimi ve kontrolunun alkali proteaz üretimine etkisinin reaksiyon mühendisliği prensipleriyle incelenmesi

    Başlık çevirisi yok

    HAMRA ERİNCİN

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Kimya MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. H. TUNÇER ÖZDAMAR

  5. Tez No

    120904

    2-naftolden 2-naftil metil eter ve 2-naftil etil eter üretimlerinin reaksiyon mühendisliği prensipleriyle araştırılması

    Investigation of the productions of 2-naphthyl methyl ether and 2-naphthyl ethyl ether from 2-naphthol via reaction engineering principles

    EMİNE KAVDIR

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    2002

    Kimya MühendisliğiAnkara Üniversitesi

    Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. SERPİL TAKAÇ

Geri Dön