Termofilik Anoxybacillus ayderensis ksilanazının klonlanması, üretimi, saflaştırılması ve biyokimyasal karakterizasyonu
Clonig, production, purification, and biochemical characterization of thermophilic xylanase from Anoxybacillus ayderensis
Yazar: ZÜLEYHA AKPINAR
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ HAKAN KARAOĞLU
Recep Tayyip Erdoğan Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Su Ürünleri Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2024
Konu: Biyokimya = Biochemistry ; Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology
Dizin: Hidrobiyoloji = Hydrobiology ; Mikrobiyolojik özellikler = Microbiological properties ; Moleküler biyoloji = Molecular biology ; Su mikrobiyolojisi = Water microbiology

Özet:
Birçok endüstriyel uygulamada kullanılan ksilanaz enzimi, en önemli enzim gruplarından biridir. Ksilanazlar, lignoselülozda bulunan ana hemiselüloz olan ksilanı hidrolize eden ana enzimlerdir. Ksilanazlar ayrıca çok çeşitli endüstriyel uygulamalara sahiptir. Bu nedenle, yeni ksilanazların keşfi, birçok endüstride verimliliği ve sürdürülebilirliği artırma potansiyeline sahiptir. Günümüzde, kâğıt hamuru, kâğıt endüstrisi, buğday unu ve kümes hayvanlarının yemlerinde ksilanaz kullanımı giderek artmaktadır ve bu enzime talep büyümektedir. Bu çalışma Anoxybacillus ayderensis ksilanaz geninin klonlanması, gen ürününün izolasyonu ve karakterizasyonunu içermektedir. Aynı zamanda ksilanazı kodlayan xyn geninin 329 (anlamlı protein üreten gen büyüklüğü) bp'lık kısmı klonlandı ve baz dizilimi belirlendi. Bu tez çalışmasında, endüstriyel kullanıma uygun termofilik karaktere ve üstün biyokimyasal özelliklere sahip bir ksilanaz açığa çıkarılmıştır. Bu yeni ksilanaz geni, Anoxybacillus ayderensis'te hücre içi olarak (AAyXYN329) bulundu ve rekombinant olarak üretilmiştir. AAyXYN329 geniş pH ve sıcaklık aralığında önemli aktivite gösterirken, optimum aktivite koşulları olarak pH 6,5 ve sıcaklık 65°C olarak belirlenmiştir. Enzimin yarılanma ömrü 65°C'de 72 saat olarak hesaplanmıştır. Enzimin 75 gün boyunca +4°C'de pH 6,0-9,0 arasında aktivitesini kaybetmediği tespit edildi. AAyXYN329'un km, kcat ve kcat/Km değerleri sırasıyla 4,09824 ± 0,2245 μg/μL, 96,75 1/sn ve 23,61/ L/g.s -1 olarak hesaplanmıştır. Sonuç olarak, A. ayderensis'in ksilanazı birçok endüstriyel süreçte kullanılabilecek yüksek potansiyele sahip olduğu söylenebilir.

Abstract:
Xylanase enzyme, which is used in many industrial applications, is one of the most important enzyme groups. Xylanases are the main enzymes to hydrolyze xylan, the major hemicellulose found in lignocellulose. Xylanases also have a wide range of industrial applications. Therefore, the discovery of new xylanases has the potential to enhance efficiency and sustainability in many industries. Nowadays, the use of xylanase in pulp, paper industry, wheat flour and poultry feed is gradually increasing, and the demand for this enzyme is growing. This study includes cloning of the Anoxybacillus ayderensis xylanase gene, isolation and characterization of the gene product. At the same time, 329 bp of the xyn gene encoding xylanase was cloned and its base sequence was determined. Here, we report a xylanase with thermophilic character and superior biochemical properties for industrial use. The new xylanase is discovered in Anoxybacillus ayderensis as an intracellular xylanase (AAyXYN329) and recombinantly produced. While AAyXYN329 shows significant activity over a wide pH and temperature range, optimal activity conditions were determined as pH 6.5 and 65 °C. The half-life of the enzyme was calculated as 72 h at 65 °C. The enzyme did not lose activity between pH 6.0-9.0 at +4 °C for 75 days. Km, kcat and kcat / Km values of AAyXYN329 were calculated as 4.09824 ± 0.2245 μg/μL, 96.75 1/sec, and 23.61/ L/g.s-1 , respectively. In conclusion, the xylanase of A. ayderensis has an excellent potential to be utilized in many industrial processes.