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http://hdl.handle.net/10773/30464
Title: | Optimization of L-Asparaginase production by Bacillus subtilis |
Other Titles: | Optimização da produção de L-Asparaginase por Bacillus subtilis |
Author: | Castro, Daniel Figueiredo de |
Advisor: | Tavares, Ana Paula Mora Rocha, Ana Mafalda Rodrigues Almeida |
Keywords: | Production Biopharmaceuticals L-Asparaginase Submerged fermentation Bacillus subtilis |
Defense Date: | 18-Dec-2020 |
Abstract: | Currently the enzyme L-Asparaginase (L-ASNase) is used in both food and
pharmaceutical industries due to its ability to catalyze the hydrolysis reaction of
the amino acid L-Asparagine in ammonia and aspartic acid. In the food industry,
this enzyme is used in a way to prevent the formation of cancerous compounds
in foods, such as acrylamide. In the pharmaceutical industry, L-ASNase is used
in the treatment of acute lymphoblastic leukemia (ALL) once it prevents cancer
cells from growing as a result of the decrease in exogenous L-Asparagine. As
cancer cells have low levels of the enzyme asparagine synthase, they are
dependent on the absorption of this amino acid from the physiological
environment to survive. Thus, the optimized production of L-ASNase, particularly
with high purity, is highly desired, particularly for medical applications. In the
production of this enzyme, several microorganisms are used, such being the
most commonly used Escherichia coli and Erwinia sp. However, associated with
these bacteria are the L-ASNase production with low yields and side effects,
which leads to increased demand for other sources of production. This way,
Bacillus subtilis appears as an alternative microorganism for the production of
this therapeutic enzyme. This organism has been studied for several decades,
being the prokaryote most understood in terms of molecular and cellular biology,
playing an important role as a model for gram-positive bacteria research. On this
work, several factors of the fermentation process were optimized such as
inductor’s concentration (0.5, 1, 2, 3 and 5% (v/v) of xylose), temperature after
induction (25, 30, 35 and 40ºC) and incubation times (8, 12, 18, 24 and 36h). In
the optimum fermentation conditions (3% of xylose, 30ºC during 24h) it was
obtained a L-ASNase, after cellular lysis, with an enzymatic activity of 0,756
U/mL, a specific activity of 0,107 U/mg and a purity of 21,97 %. Atualmente a enzima L-Asparaginase (L-ASNase) é utilizada nas indústrias alimentar e farmacêutica devido à sua capacidade de catalisar a reação de hidrólise do aminoácido L-Asparagina em amoníaco e ácido aspártico. Na indústria alimentar esta enzima é utilizada de forma a evitar a formação de compostos cancerígenos nos alimentos, como a acrilamida. Por outro lado, na indústria farmacêutica, a L-ASNase é usada no tratamento da leucemia linfoblástica aguda (LLA) pelo facto de impedir as células cancerígenas de crescerem, como resultado do decréscimo de L-Asparagina exógena. Como estas células (células cancerígenas) têm baixos níveis da enzima asparagina sintetase, encontram-se dependentes da absorção da L-Asparagina do meio fisiológico para sobreviver. Assim, a produção otimizada da L-ASNase, nomeadamente com alta pureza, é muito desejada, principalmente para aplicações médicas. Na produção desta enzima são utilizados diversos microrganismos, sendo os mais comuns as bactérias Escherichia coli e Erwinia sp. Contudo, associadas a estas bactérias está a produção de L-ASNase com baixos rendimentos e efeitos colaterais, o que leva ao aumento da procura de outras fontes de produção. Deste modo, a bactéria Bacillus subtilis surge como um microrganismo alternativo para a produção desta enzima terapêutica. Esta bactéria tem sido estudada por várias décadas, sendo o procariota mais compreendido em termos de biologia molecular e celular, desempenhando um papel importante como modelo de pesquisa de bactérias gram-positiva. Neste trabalho otimizaram-se vários parâmetros do processo fermentativo de produção da L-ASNase, tais como a concentração de indutor (0,5; 1; 2; 3 e 5% (v/v) de xilose), temperatura de fermentação após indução (25, 30, 35 e 40ºC) e o período de fermentação após indução (8, 12, 18, 24 e 36h). Nas concentrações ótimas de fermentação (3% de indutor, 30ºC durante 24h) obteve-se, após lise celular, uma L-ASNase com uma atividade enzimática de 0,756 U/mL, uma atividade específica de 0,107 U/mg e uma pureza de 21,97 %. |
URI: | http://hdl.handle.net/10773/30464 |
Appears in Collections: | UA - Dissertações de mestrado DQ - Dissertações de mestrado |
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