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: 123
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
- Yabancı para değişim etkilerinin finansal tablolarda raporlanması
Reporting the effects of exchange rates in financial statements
NAZİRE GÖLEÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
MaliyeSakarya ÜniversitesiUluslararası Ticaret Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SELAHATTİN KARABINAR
- Tedarikçi seçiminde analitik ağ süreci ve hedef programlama tekniklerinin entegrasyonu: Örnek olay çalışması
Integration of analytic network process and goal programming methods in supplier selection: A case study
EMİR HÜSEYİN ÖZDER
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Endüstri ve Endüstri MühendisliğiKırıkkale ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. TAMER EREN
- Ekosistem hizmetlerinin peyzaj planlama sürecine entegrasyonu
Integration of ecosystem services into landscape process
PINAR PAMUKÇU
Doktora
Türkçe
2015
Peyzaj Mimarlığıİstanbul ÜniversitesiPeyzaj Mimarlığı Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NURGÜL ERDEM
- Hidrolojik proses modelleri ile havza şebeke modelleri entegrasyonu: Darlık havzası örneği
Integration of hydrological process models with watershed network models: Darlik creek case study
MEHMET KALFAZADE
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Çevre Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiÇevre Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALPASLAN EKDAL
- Karbon yönetimi ölçütlerinin lojistik performans endeksine entegrasyonu
Integration of carbon management criteria into the logistics performance index
SELİM GÖRKEM YILDIZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Endüstri ve Endüstri Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiEndüstri Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ŞEYDA SERDAR ASAN