بهینه سازی تولید لیزین در باکتری کورینه باکتریوم گلوتامیکوم سویۀ atcc15032 با روش رویه پاسخ

مقدمه: لیزین یکی از آمینواسیدهای ضروری است و در صنایع غذایی و دارویی اهمیت ویژه‌ای دارد. امروزه از روش‌های مختلفی برای افزایش تولید لیزین استفاده می‌شود که از مهم‌ترین آنها می‌توان به مهندسی ژنتیک و بهینه‌سازی محیط کشت اشاره کرد. یکی از روش‌های پرکاربرد در بهینه‌سازی محیط کشت، روش رویه پاسخ است. ‏‏مواد و روش‏‏ها: در این پژوهش از باکتری وحشی کورینه‌باکتریوم‌گلوتامیکوم سویۀatcc15032 جهت تولید لیزین و از روش رویه پاسخ جهت افزایش تولید استفاده شد. پس از انتخاب محیط کشت m9 به‌عنوان محیط کشت پایه سعی شد تاثیر عامل‌هایی مانند منابع کربنی (گلوکز)، منابع نیتروژنی (آمونیوم‌سولفات) و متیونین بر تولید لیزین بررسی شود؛ سپس با استفاده از روش رویه پاسخ، محیط کشت و زمان گرماگذاری جهت تولید لیزین، بهینه شد.‏‏نتایج: بررسی‌ها نشان داد، مقدار تولید لیزین در محیط کشت m9، 7/0 میلی‌گرم در لیتر است. نتایج روش رویه پاسخ نشان داد میزان تولید لیزین با محیط کشت پیشنهادی که حاوی گلوکز 14درصد، آمونیوم سولفات 5درصد به‌همراه متیونین 5 میلی‌مولار بود در مدت‌زمان 5/2 روز گرماگذاری به 98/0 گرم در لیتر رسید. تجزیۀ پارتو نشان داد از بین متغییرهای مورداستفاده، متیونین بیشترین تاثیر را در تولید لیزین داشت. درنهایت نتایج حاصل از گرانوله‌کردن نشان داد که شرایط بهینه جهت گرانوله‌کردن محیط کشت حاوی لیزین، با افزودن نشاسته، سولفات آمونیوم و کلرید سدیم در ph پایین و دمای 100 درجه سانتیگراد حاصل می‌شود.‏بحث و نتیجه‏گیری: با توجه به نتایج مشخص شد روش به‌کاررفته در این پژوهش باعث افزایش 1400برابری در تولید لیزین شد و متیونین احتمالاً ازطریق سوق‌دادن پیش‌سازهای متابولیسمی به مسیرهای متابولیسمی تولید لیزین، نقش مهمی در تولید لیزین داشت.‏‏

Optimization of lysine production in Corynebacteriumglutamicum ATCC15032 by Response surface methodology

Introduction:Lysine is an essential amino acid and has importance in food and pharmaceutical industry. Nowadays, there are different methods such as genetic and growth media optimization to enhance the lysine production. One of the useful methods in optimization of growth media is the response surface methodology.Materials and methods: In this study, lysine was produced by wild type of Corynebacterium glutamicum ATCC15032 and the production increased by response surface methodology. After selection of M9 culture media as a basic culture media, the effect of different factors such as carbon (glucose), nitrogen (ammonium sulphate) sources and methionine, as an additive, were studied on the lysine production. Then, the culture media and the time of incubation were optimized by response surface methodologyforlysine production.Results: The results showed that in M9 culture media, the amount of the produced lysine was 0.7 milligram per liter. In the optimized culture media (by response surface methodology) which has 14% glucose, 5% ammonium sulphate and 5mM methionine, lysine was produced up to 0.98 gram per liter after 2.5 days incubation. Pareto analysis indicated that methionine is the most effective factor in the lysine production. Finally, the results of granulation showed that the optimum condition for granulation of culture media (containing lysine) was achieved by adding starch, ammonium sulphate and sodium chloride in low pH and 100 °C.Discussion and conclusion: According to the results, the proposed culture media by response surface methodology causes 1400 times increase in the lysine production compared with M9 culture media and methionine had an important role in the production of lysine, probably by inhibiting the other metabolic pathway which has common metabolic precursor with lysine production metabolic pathway.