ENDÜSTRİYEL ENZİMLERİN REKOMBİNANT DNA TEKNOLOJİSİ ile ÜRETİMİ Turgut ZENGİN (MBG3003 Enzimoloji, Yrd. Doç. Dr. Ergun KAYA)

ENDÜSTRİYEL ENZİMLERİN REKOMBİNANT DNA TEKNOLOJİSİ ile ÜRETİMİ Günümüzde endüstriyel alanda kullanılan enzimler genel olarak mikroorganizmalardan elde edilmektedir. Enzim kaynağı olarak mikroorganizmaların tercih edilmesinin nedenleri; yan ürün oluşturmalarının az olması, aktivitelerinin yüksek olması, daha ekonomik olması, stabiliteye sahip olması, yüksek oranlarda ve saflıkta enzim üretimi yapabilmektedirler. Enzimlerin endüstriyel süreçlerde kullanılmaları işlemlerine “enzim teknolojisi” denir. Bazı özel uygulamalar için bitkisel ve hayvansal kaynaklı enzimler özel önemlerini korumakla birlikte son 30 yıldan beri teknik uygulamalar için mikrobiyal kaynaklar ağırlık kazanmaya başlamıştır.

ENDÜSTRİYEL ENZİMLERİN REKOMBİNANT DNA TEKNOLOJİSİ ile ÜRETİMİ Enzim teknolojisi; mikrobiyal işlemler (üretici suşların seçimi, geliştirilmesi vb.), enzimlerin fermentasyon yoluyla üretimleri (büyük ölçekte üretimi için yapılan besiyeri, ortam koşulları vb. düzeylerdeki optimizasyonlar), katalitik etkinliğin arttırılması için enzimlerin üç boyutlu yapılarının değiştirilmesi (protein mühendisliği), izolasyonları ve immobilizasyonları (enzimlerin çözünmeyen destek materyaller yardımıyla suda çözünmeyen hale getirilmesi) çalışmalarını kapsar.

ENDÜSTRİYEL ENZİMLERİN REKOMBİNANT DNA TEKNOLOJİSİ ile ÜRETİMİ Rekombinant DNA teknolojisinde en çabuk ve en fazla yararlanmış olan ürünler endüstriyel enzimlerdir. 1980’li yılların başında, enzim endüstrisi yaklaşık 300 Milyon $’lık bir pazar payına sahipken, bu pay 1980’li yılların sonuna doğru 1 Milyar $’a kadar artmıştır. Günümüzde ise; enzimlerin kullanıldığı endüstriyel alanlar oldukça çeşitlenmiş ve mikroorganizmalar kullanılarak her yıl üretilen saf enzimlerin miktarları 500 ton gibi değerlere ulaşmıştır. Aynı zamanda günümüzde endüstriyel enzimler için pazardaki toplam değer yaklaşık 2 milyar $ ve büyüme hızı yılda % 5-10’dur. Bu enzimlerin %45’i gıda ve nişasta işlenmesinde, %34’ü deterjanlarda, %11’i tekstilde, %3’ü dericilikte ve %1.2’si kağıt endüstrisinde kullanılmaktadır. Diğer yandan, tıpta tedavi ve teşhis amacıyla kullanılan enzimlerinde Milyar $ ayrı bir pazara sahiptir.

ENDÜSTRİYEL ENZİMLERİN REKOMBİNANT DNA TEKNOLOJİSİ ile ÜRETİMİ

Enzimlerin endüstriyel olarak üretilmesi için klonlama stratejisinin diyagramatik bir temsili şekilde de gösterildiği gibi, mRNA için cDNA kütüphanesinin geliştirilmesi ve istenen enzim için oligonükleotit sondalarının oluşturulması Oligonükleotid sondaları ile hibridizasyonda spesifik cDNA klonlarının tanımlanası Bir sonraki adım, istenen enzimin üretimi için endüstriyel olarak önemli konakçı organizmaya transformasyonun gerçekleştirmesi adımlarını içermektedir. Bu yaklaşımla, yüksek kaliteli endüstriyel enzimler üretmek mümkündür

ENDÜSTRİYEL ENZİMLERİN REKOMBİNANT DNA TEKNOLOJİSİ ile ÜRETİMİ Mikrobiyal ve hayvan rennetlerinin kusurları ve kıtlığı yüzünden üreticiler yenisiyle değiştirmeye çalışıyorlardı. Genetik mühendisliğinin gelişmesiyle hayvan midesinden rennet üreten genlerin çıkarılması ve fermantasyon sırasında kimozin üretmelerini sağlamak için onları bazı bakteri, mantar veya mayalara sokmak mümkün hale geldi. Genetiği değiştirilmiş mikroorganizmalar fermantasyondan sonra öldürülür ve fermantasyon besiyerinden kimozin izole edilir, böylece peynir üreticileri tarafından kullanılan fermantasyonla üretilen kimozin (FPC) herhangi bir GM bileşenini veya bileşenini içermez. FPC hayvan kaynağı olarak aynı kimozini içerir, ancak daha verimli bir şekilde üretilir. FPC ürünleri 1990 yılından beri piyasada olup ideal süt pıhtılaştırıcı enzimdir. FPC, 1990 yıllında ABD Gıda ve İlaç İdaresi tarafından tescilli ve izin verilen ilk yapay olarak üretilen enzimdir. 1999'da ABD sert peynirinin yaklaşık% 60'ı FPC ile yapılmış ve rennet için küresel pazar payının% 80'ine sahiptir. 2008'de ABD'de ve İngiltere'de ticari olarak üretilen peynirlerin yaklaşık% 80 ila% 90'ı FPC kullanılarak üretildi. Fermantasyonla üretilen en yaygın şimosin mantar Aspergillus niger kullanılarak üretilir.

Kaynaklar 1.Klaus Buchholz, Volker Kasche, Uwe Theo Bornscheuer. Biocatalysts and Enzyme Technology. October Microbial production of recombinant chymosin. (erişim; :31) BENİ SABIRLA DİNLEDİĞİNİZ İÇİN TEŞEKKÜR EDERİM