توصيفگر ها :
پروتئاز , غربالگري ميكروبي , شناسايي مولكولي , Bacillus halotolerans , توالييابي ژنوم
چكيده فارسي :
اين پژوهش با هدف جداسازي، شناسايي و بهينهسازي توليد آنزيم پروتئاز از سويههاي باكتريايي بومي ايران انجام شد. بهمنظور دستيابي به تنوع زيستي بالا، نمونهبرداري از 17 منبع مختلف از جمله آب چشمههاي آبگرم، خاك مزارع شالي، جنگلهاي شمال كشور، پساب پرورش ماهي و فرآوردههاي تخميري مانند سركه انگور 20 ساله صورت گرفت. نمونهها در محيطهاي كشت اختصاصي نظير LB مايع و جامد، اسكيم ميلك آگار، محيطهاي حاوي كازئين و گلوكز كشت داده شدند. فرايند غربالگري در سه مرحله انجام شد: 1) جداسازي اوليه از طريق تهيه سري رقتهاي 3- 10 تا 7- 10 و كشت روي محيط LB جامد، 2) غربالگري كيفي بر اساس تشكيل هاله شفاف در محيط اسكيم ميلك آگار، و 3) سنجش كمي فعاليت پروتئازي با استفاده از روش فولين-سيوكالتو. از ميان 17 كلوني جداسازيشده، 7 سويه برتر ( C1و S1 تا S6 ) انتخاب شدند.
سويه C1، كه از سركه انگور جداسازي شده بود، در تمامي مراحل آزمون عملكرد برتري داشت. اين سويه در شرايط بهينه 7 pH و دماي 70 درجه سلسيوس به مدت 20 دقيقه بيشينه فعاليت آنزيمي( معادل 7299 واحد بر ميليليتر) نشان داد و حتي در شرايط شديد 11pH و دماي 90 درجه سلسيوس به مدت 1 دقيقه نيز فعاليت قابلتوجهي (2499 واحد بر ميليليتر) حفظ كرد.
شناسايي مولكولي از طريق توالييابي ژنهاي S rRNA16 و rpoB، بههمراه توالييابي كامل ژنوم و محاسبه شاخصهاي dDDH 43٪/98 وANI، سويه C1 را بهعنوان Bacillus halotolerans تعيين هويت نمود. آناليز ژنومي نشان داد كه اين سويه داراي 4121 ژن كدكننده پروتئين، 8 ژن rRNA و 97 ژن tRNA است.
توانمندي بالا در توليد آنزيم، بهويژه تحت شرايط قليايي و دماي بالا، همراه با ويژگيهاي ژنومي، سويهC1 را به گزينهاي مناسب براي كاربردهاي صنعتي نظير توليد شويندههاي آنزيمي، صنايع چرم و نساجي تبديل ميكند. يافتههاي اين پژوهش چشمانداز جديدي در بهرهبرداري از منابع ميكروبي بومي براي توليد آنزيمهاي صنعتي با پايداري و كارايي بالا فراهم ميسازد.
چكيده انگليسي :
This study focused on isolation, characterization, and optimization of protease production from native bacterial strains. Sampling was performed from 17 diverse sources including hot springs, rice fields, northern forests, fish farm effluents, and fermented products like 20-year-old grape vinegar. Samples were cultured on specific media (solid/liquid LB, skim milk agar, casein, and glucose-based media). The methodology comprised three main phases: 1) Primary isolation via serial dilution (10⁻³ to 10⁻⁷) and cultivation on LB agar, 2) Qualitative screening based on clear zone formation on skim milk agar and quantitative activity measurement using Folin-Ciocalteu assay, and 3) Molecular identification through 16S rRNA and rpoB gene sequencing. Among 17 isolated colonies, seven superior strains (C1 and S1-S6) were selected. Strain C1, isolated from grape vinegar, exhibited exceptional performance in all tests. Quantitative analysis revealed its peak activity (7299 U/ml) at pH=7 and 70°C for 20 minutes. Notably, it maintained significant activity (2499 U) under extreme conditions (pH=11, 90°C, 1 minute). Whole-genome sequencing and phylogenetic analysis (dDDH=98/43%, ANI) identified C1 as Bacillus halotolerans, harboring 4121 protein-coding genes, 8 rRNA, and 97 tRNA genes. With high production and remarkable stability, C1 enzyme presents an ideal candidate for detergent, leather, and textile industries. The study provides significant insights into utilizing native microbial resources for industrial enzyme production, offering an efficient alternative to commercial counterparts. The robust enzymatic properties combined with cost-effective production potential position this protease as a promising biocatalyst for harsh industrial processes.