پديدآورندگان :
اكبرنژاد زهرا گروه بيوتكنولوژي، دانشكده مهندسي شيمي، دانشگاه تربيت مدرس، تهران، ايران،پژوهشكده زيست فناوري صنعت و محيط زيست، پژوهشگاه ملي مهندسي ژنتيك و زيست فناوري، تهران، ايران , ولايتي‌پور فاطمه پژوهشكده زيست فناوري صنعت و محيط زيست، پژوهشگاه ملي مهندسي ژنتيك و زيست فناوري، تهران، ايران , شجاع الساداتي عباس گروه بيوتكنولوژي، دانشكده مهندسي شيمي، دانشگاه تربيت مدرس، تهران، ايران , امين‌زاده سعيد aminzade@nigeb.ac.ir پژوهشكده زيست فناوري صنعت و محيط زيست، پژوهشگاه ملي مهندسي ژنتيك و زيست فناوري، تهران، ايران
كليدواژه :
بهينه‌سازي محيط كشت , توليد زايلاناز نوتركيب , دانه چيا , دانه كتان , منابع نيتروژن ارزان.
چكيده فارسي :
تركيب محيط كشت براي توليد زايلاناز نوتركيب در فرآيندهاي بيوتكنولوژيكي بسيار مهم است، زيرا 30 تا 50 درصد از هزينه‌هاي توليد را تشكيل مي‌دهد. اگر در اين فرآيندها به‌جاي پپتون و عصاره مخمر گران‌قيمت از منابع نيتروژن ارزان‌تر استفاده شود، هزينه‌هاي توليد به‌طور چشمگيري كاهش مي‌يابد و محصول نهايي ارزان‌تر خواهد شد. زايلانازها آنزيم‌هايي هستند كه زايلان، دومين پلي‌ساكاريد فراوان در ديواره سلولي گياهان، را هيدروليز مي‌كنند. در اين پژوهش، ما پپتون و عصاره مخمر را با 30 گرم در ليتر از منابع گوناگون نيتروژن مانند (NH4)2SO4، (NH4)2HPO4، NH4NO3، اوره، پر مرغ، آب پنير، گلوتن گندم، دانه كتان و دانه چيا جايگزين كرديم تا مقدار توليد پروتئين هترولوگ را در پيكيا پاستوريس افزايش دهيم. نتايج نشان مي‌دهند كه استفاده از (NH4)2SO4، (NH4)2HPO4، NH4NO3، آب پنير و پر مرغ هيدروليز شده نمي‌تواند به تنهايي نيازهاي تغذيه‌اي سلول‌ها را تامين كند و منجر به توليد زايلاناز نمي‌شود. در مقابل، منابعي مانند اوره، گلوتن گندم، دانه كتان و دانه چيا كه داراي تركيبات پيچيده‌تر و گوناگون‌تري از اسيدهاي آمينه، اسيدهاي چرب و مواد معدني هستند، توانسته‌اند فعاليت زايلاناز را در حد مطلوب نگه دارند يا حتي آن را افزايش دهند. فعاليت زايلاناز در محيط هاي داراي دانه كتان و دانه چيا به ترتيب14/37 و 79/16 درصد افزايش يافت. براي اولين بار، استفاده از منابع نيتروژن ارزان‌تر و گوناگوني مانند دانه كتان و دانه چيا مي‌تواند به عنوان يك حوزه جديد براي پژوهش و بهبود فرآيندهاي تخميري مطرح شود و مزاياي اقتصادي و زيست محيطي قابل توجهي داشته باشد.
چكيده لاتين :
The composition of the culture medium for recombinant xylanase production in biotechnological processes is crucial, as it accounts for 30% to 50% of production costs. Replacing expensive nitrogen sources such as peptone and yeast extract with cheaper alternatives in these processes can significantly reduce production costs and make the final product more affordable. Xylanases are enzymes that hydrolyze xylan, the second most abundant polysaccharide in the plant cell wall. In this study, we replaced peptone and yeast extract with 30 g/L of various nitrogen sources, including (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, NH4NO3, urea, chicken feathers, whey, wheat gluten, flaxseed, and chia seeds, to enhance heterologous protein production in Pichia pastoris. The results show that using (NH4)2SO4, (NH4)2HPO4, NH4NO3, whey, and chicken feathers alone was insufficient to meet the cells nutritional needs and did not lead to xylanase production. In contrast, sources such as urea, wheat gluten, flaxseed, and chia seeds, which offer a more complex and diverse combination of amino acids, fatty acids, and minerals, were able to maintain or even enhance xylanase production. Specifically, xylanase production increased by 14.37% and 16.79% in media containing flaxseed and chia seed, respectively. For the first time, utilizing cheaper and diverse nitrogen sources such as flaxseed and chia seed could emerge as a new area for research and improvement in fermentation processes, offering significant economic and environmental benefits.
