نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیات علمی دانشکده علوم پایه دانشگاه کردستان

2 علوم زیستی، دانشکده علوم ، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران

3 دانشیار بیوتکنولوژی گیاهی، ، دانشگاه کردستان، دانشکده کشاورزی، گروه زراعت و اصلاح نباتات، سنندج، ایران

چکیده

ال-دوپا (3و 4 دی هیدروکسی فنیل ال-آلانین) از زمان ورود آن در ۱۹۶۰، به عنوان داروی طلایی برای درمان بیماری پارکینسون تشخیص داده شده است. در این مطالعه برای نخستین بار پتانسیل سویه جدید باکتریPaenibacillus sp. CT4W با قابلیت تبدیل زیستی ال-تیروزین به ال-دوپا بررسی شد. بهینه سازی پارامترهای موثر بر فرآیند زی تبدیلی ال-تیروزین به ال-دوپا، تحت استراتژی سلول در حال استراحت، توسط روش‌های تک عاملی و طراحی تاگوچی انجام شد. براساس نتایج بدست آمده از بهینه سازی به روش تک عاملی، بهترین شرایط برای زی تبدیلی عبارت است از توده زیستی در غلظت 6 گرم در لیتر، یون مس در غلظت 045/0 گرم در لیتر، دمای 30 درجه سیلسیوس، pH برابر 7، دور شیکر 150 و عصاره مخمر در غلظت 1 گرم در لیتر بعنوان سوبسترای کمکی. تحت شرایط بهینه شده فوق غلظت ال-دوپای بدست آمده پس از 16 ساعت گرماگذاری 29/0 گرم در لیتر است. در ادامه از آرایه متعامد L18 طراحی تاگوچی برای بهینه سازی فرآیند استفاده شد. براساس نتایج بدست آمده، بهترین شرایط برای زی تبدیلی عبارت است از ال-تیروزرین در غلظت 5/1 گرم در لیتر، توده زیستی در غلظت 5 گرم در لیتر و یون مس در غلظت 03/0 گرم در لیتر. تحت شرایط بهینه شده فوق غلظت ال-دوپای بدست آمده پس از 20 ساعت گرماگذاری 96/0 گرم در لیتر با راندمان مولی 5/53% است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Process optimization using single-factor experiments and Taguchi methodology for biotransformation L-Tyrosine into L-DOPA by a novel bacterium Paenibacillus sp. strain CT4W

نویسندگان [English]

  • Morahem Ashengroph 1
  • Mina Sayyadi 2
  • Mohammad Majdi 3

1 Asistant Professor

2 Biological sciences, Faculty of sciences, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran

3 Associate Professor in Plant Biotechnology, University of Kurdistan, College of Agriculture, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran.

چکیده [English]

Since the introduction of L-dopa (3, 4-dihydroxylphenyl-L-alanine) in the 1960s, L-dopa has been recognized as a gold-standard medical therapy for Parkinson’s disease. In the present work, a newly tyrosine-transforming strain of Paenibacillus sp. CT4W was used for the biotransformation of L-tyrosine to L-DOPA. The process parameters were optimized using single- factor experiments and Taguchi design methodology under resting cell strategy. Based on the values obtained in single-factor experiments, the optimum parameters for L- DOPA production: cell mass 6g/l, Cu+2 0.045 g/l, Temperature 30º C, pH 7, agitation 150 rpm and 0.5 g/l of yeast extract as cosubstrate. The maximum yield achieved with these parameters was 0.29 g/l after 16 h incubation. A Taguchi L16 orthogonal array was subsequently employed for further optimization. The biotransformation reaction having 5 g/l cell mass, 1.5 g/l tyrosine and 0.03 g/l Cu+2 was found to be optimum for maximum L-DOPA production. Under the optimized conditions, resting cells of Paenibacillus sp. CT4W produced 0.96 g/l L-DOPA, with a molar yield of 53.5 % after 20 h incubation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bioconversion
  • L-tyrosine
  • L- dopa
  • Optimization
  • Paenibacillus sp. CT4W