Haloarkeal proteaz üretimi üzerine kültür koşullarının optimizasyonu ve enzim aktivitesinin karakterizasyonu
Optimization of culture conditions on the haloarchaeal protease production and characterization of enzyme activity
Yazar: ÜMİT TOR
Danışman: DOÇ. DR. BİRGÜL ÖZCAN
Mustafa Kemal Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Biyoloji Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Biyoloji = Biology ; Biyoteknoloji = Biotechnology ; Mikrobiyoloji = Microbiology

Özet:
Türkiye'nin çeşitli bölgelerinden izole edilmiş halofilik arke suşları proteaz aktivitesi yönünden taranmış ve 8 izolat arasıdan B45, D83A ve SD23 izolatlarının ekstraselüler proteolitik aktivite gösterdiği belirlenmiştir. İzolatların proteaz üretimi % 0.2 yağsız süt tozu içeren yüksek tuzlu (% 25 NaCl) ve çalkalamalı ortamda gerçekleştirilmiştir. Her bir izolatın en yüksek proteaz üretimini gerçekleştirdiği inkübasyon zamanı, kültür ortamı pH'ı ve NaCl konsantrasyonu, gelişme sıcaklığı ve farklı karbon kaynaklarının optimizasyonu yapılmıştır. Ayrıca her bir izolata ait ham ekstraselüler proteazın maksimum aktivite gösterdiği tuz konsantrasyonu, pH, sıcaklık derecesi ve enzimin farklı organik solventlere toleransı belirlenmiştir. İzolatların genel olarak 37 °C'de, gelişme periyodunun 7. ve 9. günlerinde, pH 6.5 - 7'de, 3.5 – 2.5 M NaCl'de, karbon kaynağı olarak fruktoz ve glukoz varlığında maksimum enzim üretiminin gerçekleştirdiği tespit edilmiştir. Kültür koşullarının optimizasyonu ile enzim üretiminin B45 izolatında % 73.01, D83A izolatında % 113.84 ve SD23 izolatında % 35.38 oranında arttığı belirlenmiştir. B45 proteazının 55 °C, pH  9 ve 2.5 M NaCl'de, D83A proteazının 50 °C, pH 8.5 ve 3.5 M NaCl'de ve SD23 proteazının 45 °C, pH 8.5 ve 2.5 M NaCl'de maksimum aktivite gösterdiği bulunmuştur. Ayrıca arkeal proteazların aktivitelerini düşük 
log Pow değerine sahip gliserol, DMF ve etanol varlığında % 84 ve üzerindeki oranlarda, apolar organik solventlerin varlığında ise % 62 ve üzerindeki oranlarda koruduğu bulunmuştur. Bu çalışma ile; haloarkeal proteaz üretiminin tüm optimizasyon işlemleri sonucunda 1 – 2.5 kat arttığı, karbon kaynağı olarak kullanılan fruktozun enzim üretimini arttırdığı ve arkeal proteazların log Pow değeri -1.76 ile 4.77 arasında değişen farklı organik solventlere toleranslı olduğu gösterilmiştir.

Abstract:
Halophilic archaea, isolated from different parts of Turkey, were screened for protease activity and it was detected that among 8 isolates, strains of B45, D83A and SD23 had extracellular proteolytic activity. Protease production of the isolates was carry out under shaking conditions in the medium containing with 0.2 % skim milk and high salt concentrations (25 % NaCl, w/v). For each of the isolates, the highest protease production conditions were optimized including the parameters of incubation time, pH of the medium, NaCl concentrations, growth temperature and various carbon sources. Furthermore, the salt concentrations, pH and temperature which the maximum activity is achieved as well as the tolerance to different organic solvents were determined for proteases all of the isolates. It was revealed that the isolates generally produced the maximal enzyme at 37 °C, at the 7th and 9th days of the incubation period, at pH 6.5 – 7 and 3.5 - 2.5 M NaCl with the presence of fructose and glucose as carbon source.  By optimizing the culture conditions, the increase was detected in the enzyme production for B45, D83A and SD23 isolates with the values of 73.01 %, 113.84 % and 35.38 %, respectively. The temperature, pH and salt concentrations for the maximum enzyme activities of B45, D83A and SD23 were found as 55 °C, 9 and 2.5,  50 °C, 8.5 and 3.5 M and 45 °C, 8.5 and 2.5 M, respectively. In addition, archeal protease activities  remained more than 84% in the presence of organic solvents with low log Pow such as glycerole, DMF and ethanol, and more than 62% in the presence of apolar organic solvents. In this study, it was revealed that the haloarchaeal protease productions were increased 1 to 2.5 fold after all the optimization processes, that the fructose of which was used as carbon source increased the enzyme production and that the archaeal proteases could able to tolerate various organic solvents having log Pow values ranging from -1.76 to 4.77.