Anaerobik fungal selülaz ve ksilanaz genlerinin Escherichia coli'de ko-ekspresyonu
Co-expression of anaerobic fungal cellulase and xylanase genes in Escherichia coli
Yazar: MERVA ZAYIF
Danışman: DOÇ. DR. NAZAN ÇÖMLEKCİOĞLU
Kahramanmaraş Sütçü İmam Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Biyoloji = Biology

Özet:
Rumen fungusları ruminantların sindirim kanalında yaşar ve hücre duvarını parçalayan yüksek aktiviteli enzimler üretir. Bu sebeple bilim dünyasında ilgi çekmişlerdir.
Bu çalışmada anaerobik fungal ksilanaz ve bifonksiyonel selülaz geninin E. coli'de ko-expresyonu'nun sağlanması amaçlanmıştır.
Çalışmada ksilanaz ve selülaz kodlayan genler sırasıyla Neocallimastix sp. GMLF-7 ve Orpinomyces sp. GMLF-5'ten izole edilmiştir. İzole edilen genlerin E. Coli'de ekspresyonu sağlanmıştır. XynA-7'nin sadece ksilanda CelA-5'in ise hem karboksimetil selüloz hem de likenan üzerinde aktiviteye sahip olduğu görülmüştür. CelA-5 'in likenaz aktivitesinin karboksimetil selüloz aktivitesinden daha yüksek olduğu bulunmuştur. Bu enzimlerin optimal koşullarının CelA-5 için pH 6.0, 40⁰C ve XynA-7 için ise pH 6.5, 50⁰C olduğu bulunmuştur. CelA-5 ve XynA-7 enzimlerinin birlikte üretilmesi için bir ekspresyon vektörü yapılmıştır ve bu vektör daha sonra E. coli'ye aktarılmıştır. Oluşturulan E. coli suşunun CMCaz, ksilanaz ve likenaz üretme kabiliyetleri değerlendirilmiştir. Bunun sonunda CMC, ksilan ve likanan parçalama kapasitesine sahip olduğu belirlenmiştir.
Sonuç olarak hayvansal üretimde verimin arttırılabilmesi için kaba yemlere selülaz ve ksilanaz aktivitesine sahip çift etkili enzim karışımının eklenmesi yemlerin sindirilebilirliğini önemli ölçüde arttıracaktır. Buna ek olarak iki enzim geninin aynı mikroorganizmada ifade edilmesi selülaz ve ksilanaz enzimlerinin tek bir ortamda üretilmesini sağlayarak önemli ölçüde ekonomik kazanç sağlayacağı öngörülmektedir. E. coli suşunun endüstride biyoteknolojik uygulamalar açısından etkili olacağı ve ülkemizin hayvancılığına katkıda bulunacağı düşünülmektedir.

Abstract:
Rumen fungi live in the digestive tract of ruminants and produce enzymes that break down the cell wall with high activity. Therefore, they attracted attention in the scientific world.
The aim of this study was to provide the co-expression of anaerobic fungal xylanase and bifunctional cellulase gene in E. coli.
In the study, the genes encoding xylanase and cellulase were respectively isolated from Neocallimastix sp. GMLF-7 and Orpinomyces sp. GMLF-5. Isolated genes are expressed in E. coli. Only XynA-7 was observed to have activity on both carboxymethyl cellulose and lichenane. The lichenase activity of CelA-5 was found to be higher than its carboxymethyl cellulose activity. The optimal conditions of these enzymes were observed to be pH 6.0, 40⁰C in CelA-5 and pH 6.5, 50⁰C in XynA-7. An expression vector has been constructed for co-production of CelA-5 and XynA-7 enzymes and this vector is transferred to E. coli. The ability of E. coli strains to produce CMCase, xylanase and lichenase was evaluated. At the end of this, CMC is found to have capacity to shred xylan and lichenan.
As a result, the addition of a double-acting enzyme mixture with cellulase and xylanase activity to the roughage will increase the digestibility of the feeds in order to increase the yield in animal production.
In addition, the expression of the two enzyme genes in the same microorganism is predicted to provide significant economic gain by providing the production of cellulase and xylanase enzymes in a single stage. It is thought that E. coli strain will be effective in biotechnological applications in industry and contribute to animal husbandry of our country.