Integration of clavaminate synthase 2 gene into the chromosome of an industrial strain of Streptomyces clavuligerus for enhanced clavulanic acid production
Klavaminat sentez 2 enzim geninin klavulanik asit biyosentezini artırmak amacıyla Streptomyces clavulıgerus? un endüstriyel bir suşuna kromozomal entegrasyonu
- Tez No: 269589
- Danışmanlar: PROF. DR. GÜLAY ÖZCENGİZ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Biyoteknoloji, Biotechnology
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoteknoloji Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Gram-pozitif ve filamentöz bir bakteri olan Streptomyces clavuligerus, isopenisilinN, sefamisin C ve bir beta-laktamaz inhibitörü olan klavulanik asit (KA) gibi bir çoksekonder metaboliti sentezleyebilme yeteneğine sahiptir. 3R,5R stereokimyasınasahip bisiklik bir beta laktam olan klavulanik asit, beta-laktamazların aktifmerkezinde bulunan serin hidroksil grubuna tersinmez olarak bağlanıp, ortaya stabilasil-enzim kompleksleri çıkarmak suretiyle A sınıfı bir çok beta-laktamazı inhibeeder. Klavulanik asit biyosentez yolu, öncül metabolitler olarak arjinin ve 3-fosfogliseraldehit kullanır. Streptomyces clavuligerus' da sekonder metabolitbiyosentezi ve sporlanmanın kontrolü regülatör gen hiyerarşisiyle sağlanır. Buregülasyon hiyerarşisinin en üst basamaklarını global regülatör sistemler olan gamabutirolaktonve stringent response, alt basamaklarını da biyosentez yoluna özgütranskripsiyonel regülatörler oluşturmaktadır.Klavaminat sentez (CAS); mekanizması,aktivitesi ve yapısı göz önündebulundurulduğunda KA biyosentez yolunun en iyi karakterize edilmiş enzimlerindenbirisidir. CAS1 ve CAS2 izoenzimleri vardır. cas1 geni klavam gen kümesinde yeralır ve ekspresyonu besiyeri içeriğine bağlı olarak düzenlenir. CAS2 üç farklıoksidatif transformasyonu katalizleyen hız sınırlayıcı bir enzimdir ve cas2 genitarafından kodlanmaktadır. KA biyosentez yolunun ilk reaksiyonlarından biri olandeoksiguanidinoproklavaminik asidin guadinoproklavaminik aside dönüştürülmesiCAS2 tarafından katalizlenir. Benzer şekilde, proklaviminik asit klaviminik asite ikiaşamalı bir reaksiyonla dönüştürülür ve bu reaksiyon da CAS2 tarafından katalizeedilir.Bu çalışmanın ana hedefi cas2 geninin çoğaltılıp, endüstriyel bir Streptomycesclavuligerus suşunun kromozomu içerisine bir integrasyon vektörü aracılığıylaaktarılması, ve endüstriyel S. clavuligerus suşunun KA üretim kapasitesininartırılmasıdır. HPLC'ye dayalı karşılaştırmalı KA analizleri sonucunda elde edilenrekombinant suşların endüstriyel S. clavuligerus suşuna kıyasla daha yüsek orandaKA ürettiği saptanmıştır. En yüksek KA üretimi, 1583.27 ?g/g ile S. clavuligerusGV61 adı verilen bir rekombinant suşa ait olup parental suş tarafından üretilen KAmiktarında 2 kattan daha fazla bir artışa karşılık gelmektedir
Özet (Çeviri)
Streptomyces clavuligerus is a gram-positive, filamentous bacterium which has agreat ability to produce secondary metabolites including isopenicillin N, cephamycinC and a beta-lactamase inhibitor clavulanic acid. Clavulanic acid (CA) which is abicyclic beta-lactam, inhibits most of class A beta-lactamases by binding irreversiblyto the serine hydroxyl group at the active center of beta-lactamases and resulting inthe stable acyl-enzyme complexes. Biosynthesis of CA is an eight step pathway anduses L-arginine and 3-phosphoglyceraldehyde as precursors. In Streptomycesclavuligerus a hierarchy of regulatory genes act in the regulation of secondarymetabolite biosynthesis and sporulation. Gamma-butyrolactone and stringentresponse, as the global regulatory systems, are at the top of this regulation hierarchy,where pathway-specific transcriptional regulators are at the bottom of the cascade.Clavaminate synthase (CAS) is one of the best characterized enzymes in the CAbiosynthesis pathway regarding its mechanism, activity and structure. It exists as twoisoenzymes, CAS1 and CAS2. cas1 gene is located in clavam biosynthetic genecluster and its expression is nutritionally regulated. cas2 gene encodes for the ratelimiting CAS2 isoenzyme which catalyzes the three distinct oxidativetransformations. Conversion of deoxyguanidinoproclavaminic acid intoguadinoproclavaminic acid takes part in early steps of CA biosynthesis and iscatalysed by CAS2. Similarly, proclaviminic acid is converted into claviminic acidby a two-step reaction and also catalysed by CAS2.Integration of an extra copy of the cas2 gene into the chromosome of a clavulanicacid over-producer industrial strain of Streptomyces clavuligerus by means of anintegration vector to improve CA production capacity of the industrial strain is themain goal of this study. Via comperative CA analysis based on HPLC, it wasestimated that the recombinant strains produced higher amount of CA in comparisonto the parental industrial S. clavuligerus strain. The highest CA production achievedby the recombinant strain, namely S. clavuligerus GV61 (1583.3 ?g/g) correspondedto more than 2 fold increase in the maximal CA titer of the parental strain.
Benzer Tezler
- Integration of computer programs for power transmission elements
Başlık çevirisi yok
MUHARREM KAYNAKÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
1988
Makine MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiPROF. DR. BİLGİN KAFTANOĞLU
- Integration of the insurance industry in the European Community and its implications for the Turkish insurance market
Başlık çevirisi yok
VİLDAN KOCAMAN
- Integration of MRP II software and automatic data acquistion systems
MRP II programları ile otomatik veri toplama sistemlerinin bütünleştirilmesi
EMRE KABAŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
1995
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiBoğaziçi ÜniversitesiDOÇ.DR. GÜLAY BARBAROSOĞLU
- Integration of accounting with manufacturing resources planning
Üretim kaynakları planlaması ile muhasebenin bütünleştirilmesi
BARIŞ AKÇALI
- Integration of project and materials management
Proje ve malzeme yönetimlerinin birleştirilmesi
AYBAR ERBAŞI
Yüksek Lisans
İngilizce
1997
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. CANAN SEPİL