انفورماتیک در زیست شناسی، بهداشت و غذا

انفورماتیک در زیست شناسی، بهداشت و غذا

افزایش تولید رنگدانه ویولاسئین در جانتینوباکتریوم لیویدوم از طریق تکامل آزمایشگاهی سازشی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
گروه زیست شناسی سلولی مولکولی و میکروبیولوژی، دانشکده علوم و فناوری‎های زیستی ، دانشگاه اصفهان، اصفهان، ایران
چکیده
ویولاسئین یک رنگدانه بنفش نامحلول در آب است که توسط چندین گونه از باکتری‌های گرم‌منفی از جمله  جانتینوباکتریوم لیویدوم تولید می‌شود. این رنگدانه دارای طیف وسیعی از فعالیت‌های زیستی از جمله خواص ضد سرطانی، باکتریواستاتیک و آنتی‌بیوتیکی، ضد قارچی، ضد ‌انگلی و ضد ویروسی است. با این وجود، به دلیل بازده پایین تولید، هنوز به مرحله تولید صنعتی نرسیده است. هدف اصلی مطالعه حاضر، استفاده از رویکرد تکامل آزمایشگاهی سازشی (ALE) بر پایه اصول تکامل داروینی با هدف افزایش بازده تولید ویولاسئین در جانتینوباکتریوم لیویدوم بود. در ابتدا، اثر غلظت‌های مختلف آمپی‌سیلین بر تولید ویولاسئین و رشد باکتری بررسی شد. سپس با استفاده از روش پاساژ متوالی در فلاسک‌های ارلن مایر در حضور غلظت‌های مختلف آنتی‌بیوتیک آمپی‌سیلین (5/0، 6/0، ... ،1 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر) آزمایش ALE انجام شد. در هر غلظت، 20 پاساژ صورت گرفت. پس از 20 پاساژ، باکتری به روی محیط کشت جامد حاوی آمپی‌سیلین منتقل شد و کلنی‌های مقاوم به آنتی‌بیوتیک برای انتقال به مرحله بعد انتخاب گردیدند. برای بررسی نحوه اثر آنتی‌بیوتیک آمپی‌سیلین بر تولید رنگدانه ویولاسئین و پیش‌ساز آن یعنی اسید آمینه L-تریپتوفان (L-Trp) از روش کروماتوگرافی مایع با کارآیی بالا (HPLC) استفاده شد. نتایج نشان داد که در حضور 4/0 میلی‌گرم بر میلی‌لیتر از آنتی‌بیوتیک آمپی‌سیلین تولید ویولاسئین از  56 میلی‌گرم بر ‌لیتر به حدود 132میلی‌گرم بر ‌لیتر  افزایش یافت. با انجام ALE یک سویه تکامل یافته مقاوم در برابر 1 میلی‌گرم بر میلی‌‌لیتر از آمپی‌سیلین بدست آمده که قادر به تولید 420 میلی‌گرم بر ‌لیتر   از ویولاسئین بود. همچنین بررسی‌های بیشتر نشان داد که در حضور آمپی‌سیلین تولید اسید آمینه L-تریپتوفان به شکل معناداری نسبت به شرایط کنترل افزایش یافت (از 62/0 میکروگرم بر میلی‌لیترμg/mL به95/0 میکروگرم بر میلی‌لیتر ). بر اساس نتایج حاصل از این مطالعه می‌توان گفت که آمپی‌سیلین می‌تواند از طریق تحریک تولید اسید آمینه L- تریپتوفان در افزایش تولید ویولاسئین نقش‌بازی کند. 
 
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Enhancement of violacein production in Janthinobacterium lividum via adaptive laboratory evolution (ALE)

نویسندگان English

Norouz Bagoghli Sarbanlar
Afrouzossadat Hosseini-Abari
Department of Cell and Molecular Biology & Microbiology, Faculty of Biological Science and Technology, University of Isfahan, Isfahan, Iran
چکیده English

Violacein is a water-insoluble purple pigment produced by several gram-negative bacteria, including Janthinobacterium lividum. This pigment exhibits a wide range of biological activities, including anticancer, bacteriostatic, antibiotic, antifungal, antiparasitic, and antiviral properties. However, due to its low production yield, industrial-scale production has not yet been achieved. The main aim of the present study was to apply the Adaptive Laboratory Evolution (ALE) approach based on the basic principles of Darwinian evolution to enhance violacein production in J. lividum. Initially, the effects of various concentrations of ampicillin on bacterial growth and violacein production were evaluated. Subsequently, ALE was performed through sequential transfer in Erlenmeyer flasks containing different concentrations of ampicillin (0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1 mg/mL). Twenty passages were conducted at each concentration, and the adapted strains were preserved in glycerol. After the final passage, cultures were transferred to agar plates containing ampicillin, and antibiotic-resistant colonies were selected for the next round. To investigate the effect of ampicillin on violacein and its precursor, the amino acid L-tryptophan (L-Trp), High-Performance Liquid Chromatography (HPLC) was employed. The results showed that violacein production increased significantly under sub-lethal concentrations of ampicillin; in the presence of 0.4 mg/mL of this antibiotic, violacein yield rose from 56 mg/L to approximately 132 mg/L. Through ALE, an evolved strain resistant to 1 mg/mL ampicillin was obtained, capable of producing 420 mg/L of violacein. Moreover, L-tryptophan production increased significantly compared to the control condition (from 0.62 μg/mL to 0.95 μg/mL). Overall, the results suggest that ampicillin may enhance violacein biosynthesis by stimulating the production of its precursor, L-tryptophan.

کلیدواژه‌ها English

Violacein
Adaptive Laboratory Evolution (ALE)
L-tryptophan
Janthinobacterium lividum

  • تاریخ دریافت 04 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 25 آبان 1404
  • تاریخ پذیرش 09 آذر 1404