Ophıostoma Pılıferum’un Endüstriyel Açıdan Önemli Özelliklerinin Yönlendirilmiş Evrimi

Abstract

Ophiostoma piliferum tahta ve kağıt endüstrisi için önemli bir küftür. Kağıt imalatı için önemli bir sorun olan zifti parçalayan enzimler üretmesi O. piliferum’u endüstriyel açıdan önemli organizma haline getirmiştir. Karbon ve enerji kaynağı olarak bitkisel ve hayvansal kaynaklı lipitleri kullandığından O. Piliferum lipaz üretimi için ilgi çekici bir organizmadır. Ayrıca lipazlar gıda, ecza, tekstil ve deterjan endüstrisinde de kullanılırlar. Endüstriyel prosesler içinde yüksek sıcaklık prosesleri yaygındır. Bu yüzden yüksek sıcaklığa dayanıklı ve yüksek sıcaklıklarda lipaz aktivitesi gösteren bir oranizmaya sahip olmak oldukça avantajlıdır. Bu çalışmanın amacı O. Piliferum lipaz üretimini arttırmak ve lipaz aktivitesi gösterdiği sıcaklık aralığını genişletmektir. Bunu sağlamak amacıyla besiyeri optimizasyonu ve bir tersine metabolizma mühendisliği yaklaşımı olan evrim mühendisliği uygulandı. Genetik çeşitlilik yaratmak için kimyasal mutasyon uygulandı ve lipaz üretimi daha iyi olan bir mutant jenerasyon elde edildi. Büyüme ve lipaz aktivitesi için gerekli karbon kaynaklarının optimum konsantrasyonunu bulmak için besiyeri optimizasyonu çalışması uygulandı. Bir sonraki adım olarak yüksek sıcaklık streslerine dayanıklı ve yüksek sıcaklıklarda orjinal tipe göre daha yüksek lipaz aktivitesi gösteren yeni mutant jenerasyonları seçmek için evrim mühendisliği yaklaşımı uygulandı. Lipaz aktivitesini 56°C derece gibi yüksek sıcaklıklarda gösterebilen dört mutant jenerasyon elde edildi. Sonuçlar suşları yüksek sıcaklık streslerine dayanıklı hale getirmek için evrim mühendisliğinin uygun bir yöntem olduğunu gösterdi.

Ophiostoma piliferum is an important mould for wood and paper industry. The ability of O. piliferum to produce lipolytic enzymes to degrade pitch, an important problem for paper manufacture, makes it an industrially important organism. O. piliferum can use lipids of plant and animal origin as a carbon and energy source for growth, thus it can be an interesting organism for lipase production. Additionally, lipases are also used in food, pharmaceutic, textile and detergent industries. In industrial processes, high temperature processes are common. Thus, it would be advantageous to have an organism that can resist high temperatures and shows lipase activity at elevated temperatures. The aim of this study was to improve lipase productivity and broaden the temperature range of lipase activity in O. piliferum. In order to achieve this, media optimization and evolutionary engineering, an inverse metabolic engineering approach, was employed. In order to create genetic variation, chemical mutagenesis was applied and a mutant generation was obtained with improved lipase productivity. Media optimization studies were done to determine the optimal concentrations of carbon sources for growth and lipase activity. As the next step, the evolutionary engineering approach was applied to the original mutant population to select for new mutant generaions with improved resistance to high temperature stresses and with a lipase activity higher than the wild type also at elevated temperatures. Four mutant generations were obtained with lipase activity detectable at high temperatures, such as 56°C. The results showed that evolutionary engineering is a useful strategy for strain improvement for temperature stress resistance.