مطالعه اکوفیزیولوژیکی و پتانسیل ژنتیکی سیانوباکتریوم خاکزی نوستوک (vaucher 1803)در تولید متابولیتهای ثانویه

سیانوباکتری ها گروه متنوعی از ارگانیسم های پروکاریوتیک هستند که در محدودهء وسیعی از محیط ها از جمله شرایط افراطی مانند دریاچه های آب گرم، خاک های بیابان و قطب زندگی می کنند. در واقع آنها یکی از تولید کنندگان اصلی فرآورده های طبیعی با فعالیت های زیستی قابل توجه مخصوصا در کشف داروهای تازه با کاربرد های بیوتکنولوژیکی هستند. ترکیبات جدید درون سلولی و برون سلولی آزاد شده از کشت های مختلف با تنوع فراوان فعالیت های زیست شناختی، پتانسیل قابل توجه آنها را در صنعت داروسازی آشکارتر می سازد. با این حال، ترکیبات فعال زیستی2 در سیانوباکتری ها تاکنون به طور کامل بررسی نشده است و آنها هنوز به عنوان منابعی جدید از داروهای بالقوه معرفی می شوند. مخصوصا سویه های سیانوباکتریایی از شالیزارهای شمال ایران، جایی که تنوع سیانوباکتریایی بسیار بالاست و بسیاری از آن ها هنوز بررسی نشدند. در این رساله دو سویه سیانوباکتری غالب مزارع برنج استان گلستان، انتخاب و برای جستجوی ترکیبات جدید با فعالیت های ضد میکروبی مورد بررسی قرار گرفتند. هدف اولیه از این تحقیق، بررسی تاکسونومیک دو سویه به روش مورفولوژیکی و ژنوتیپی است. آنالیز فیلوژنتیکی ژن 16s rrna آشکار کرد که این دو سویه خاکزی قسمتی از خوشه3 نوستوک هستند. این سویه ها با نام هایnostoc sp. fsn_e وnostoc sp. asn_m نامگذاری و با کدهای دسترسیjf795278 و jf272482 در بانک ژن به ترتیب ثبت شدند. هدف دوم تعیین عوامل کلیدی موثر برای حداکثر تولید اگزوپلی ساکارید ها در محیط کشت است که اهمیت فراوانی برای پیشرفت بیوتکنولوژی دارد. همبستگی بین رشد سلول و تولید اگزوپلی ساکارید در کشت های رشد یافته در شرایط میکسوتروف در شدت های روشنایی 50 و 150 µmol m-2 s-1 نشان دهنده اثر خطی مثبت شدت روشنایی بر تولید اگزوپلی ساکارید است. هدف سوم ارزیابی دو سویه نوستوک برای بررسی اثرات ضد میکروبی در مقابله با سویه های مختلف باکتریایی و قارچی است. با هدف حداکثر سازی تولید فرآورده های طبیعی، عصاره های رشد یافته در محیط میکسوتروف با فتوتروف در شدت روشنایی بالا در رابطه با تولید ترکیبات فعال زیستی با یکدیگر مقایسه گردیدند. نتایج نشان داد که عصاره های رشد یافته در شرایط میکسوتروف تقریبا 5/2-0/2 و 5/1 برابر بیشتر از کشت های رشد یافته در شرایط فتوتروف و سوکروزی دارای قدرت بازدارندگی هستند. روش های مختلفی برای غربال گری فعالیت ضد میکروبی عصاره های سلولی تاکنون گزارش شده است که بیشتر آن ها متکی بر شرایط فتوتروف هستند. کشت نمونه های نوستوک در محیط کشت جامد در شرایط میکسوتروف در شدت روشنایی بالا با هدف حداکثر سازی تولید ترکیبات فعال زیستی برای اولین بار در این رساله انجام شده است. علاوه بر این به شناسایی ژن های پپتید سنتتازهای غیر ریبوزومی (nrpss) و پلی کتید سنتازها (pkss) در دو سویه نوستوک پرداخته شد. توالی یابی قطعات تکثیر شده ژن های مسئول برای تولید متابولیت های ثانویه در بانک ژن با کدهای دسترسیjf795278 و jf795279برای دمین های آدنیله شده nrps وjf795280 و jf795281برای دمین های پلی کتید pks ثبت گردید. سپس با استفاده از یک سلسله آنالیزهای شیمیایی به جداسازی و آشکارسازی ساختمان متابولیت فعال زیستی بوسیله کروماتوگرافی مایع-اسپکترومتری جرمی و کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا پرداخته شد. دو ترکیب فعال زیستی شناسایی و خالص شده به نام های nostoginosin b1 وnostoginosin b2 نامیده شدند. نتایج حاصل از این رساله اثبات می کند که سیانوباکتری های خاکزی همواره منابع نوید بخش جدیدی برای تولید ترکیبات جالب دارویی و شیمیایی هستند.