بهينه سازي بيان و تخليص آنزيم گلوتامات اندوپپتيداز از باكتري هالوترموتولرانت Bacillus licheniformis SL-1

Expression Optimization and Purification of Glutamate Endopeptidase from halo-thermo tolerant Bacillus licheniformis SL-1

آنزيم گلوتامات اندوپپتيداز (EC 3.4.21.19) متعلق­ به خانواده‌ سرين پروتئازها است. اين آنزيم مي­تواند با هيدروليز اختصاصي پيوندهاي پپتيدي در آناليز ساختار پروتئين، سنتز پپتيدها به روش فاز جامد و تهيه نانوتيوب­ها مورد استفاده قرار گيرد. هدف از اين مطالعه توليد آنزيم گلوتامات اندوپپتيداز باكتري Bacillus licheniformis SL-1 مقاوم ­به حرارت كه بومي ايران است است. مواد و روش­ها: در اين مطالعه بيان آنزيم گلوتامات اندوپپتيداز از باكتري Bacillus licheniformis SL-1 در E. coli BL21 i به­صورت پري­پلاسمي در دماهاي 16، 20 و 37 درجه سانتي­گراد و غلظت­هاي 4/0، 1 و 2 ميلي­مولار القاگر بهينه سازي شد. با توجه ­به اين­كه آنزيم نوتركيب توليد شده داراي دنباله هيستيديني (His-tag) است از ستون نيكل سفارز براي تخليص به روش كروماتوگرافي تمايلي استفاده گرديد. يافته­ ها: شرايط مختلف براي بيان آنزيم نوتركيب گلوتامات اندوپپتيداز بررسي گرديد و بهترين نتايج براي بيان پري پلاسميك و محلول آنزيم در ميزبان E. coli BL21 در دماي 37 درجه سانتي­گراد با غلظت 2 ميلي­ مولار IPTG به ­دست آمد. نتيجه­ گيري: بررسي كيفي نتايج حاصل از بيان آنزيم تحت شرايط مختلف حاكي از آن­ست­كه بيان پروتئين نوتركيب وابسته­ به دما بوده و نيازمند غلظت­هاي بالاي القاگرIPTG است. مطالعه حاضر نتايج اوليه بررسي امكان توليد نوتركيب آنزيم گلوتامات اندوپپتيداز در سيستم بياني E. coli BL21 است. براي توليد هر چه بهتر آنزيم گلوتامات اندوپپتيداز ساير پارامترهاي مؤثر مانند سيستم­هاي بياني و روش­ هاي تخليص جايگزين قابل بررسي و بهينه سازي است.

Aims and Background: Glutamate-specific endopeptidase (GSE, EC 3.4.21.19) is belonging to the serine protease family enzymes. A glutamate-specific endopeptidase has the ability to cleavage peptide bonds for the protein structure analysis, solid phase synthesis of peptides and preparation of nanotubes. The purpose of this investigation was to produce glutamate endopeptidase enzyme from the Bacillus licheniformis SL-1from isolated from Aran-Bidgol salt lake in Iran. Material and Methods: In this study, the expression of glutamate-endopeptidase enzyme from the B. licheniformis SL-1 wasinvestigated in periplasmic spaces of E. coli BL21 in different temperature (16ᴼC, 20ᴼC, 37ᴼC) and different concentrations of inducer (0.4, 1, 2 mM). Results: Analysis the results demonstrated that periplasmic and soluble expression of glutamate endopeptidase was observed in E. coli BL21at 37ᴼC and 2 mM concentration of IPTG. Conclusion: Qualitative investigation of the expression results revealed that the expression of the enzyme is temperature-dependant and requires higher concentrations of IPTG. This preliminary study provides the possibility of recombinant enzyme production in E. coli BL21 expression system. In order to produce large scale of this enzyme, other expression systems as well as alternative purification systems can be studied.