RUMİNANTLARIN SİNDİRİM KANALINDA BULUNAN Piromyces sp. ve Anaeromyces sp.’İN KARBONHİDRAT AKTİF ENZİM (CAZymes) ETKİNLİĞİ

Yücel H., Ekinci K., Karaman A.

8th INTERNATIONAL MARDIN ARTUKLU SCIENTIFIC RESEARCHES CONFERENCE, Mardin, Türkiye, 4 - 06 Haziran 2022, ss.1030-1038

  • Yayın Türü: Bildiri / Tam Metin Bildiri
  • Basıldığı Şehir: Mardin
  • Basıldığı Ülke: Türkiye
  • Sayfa Sayıları: ss.1030-1038
  • Atatürk Üniversitesi Adresli: Evet

Özet

Karbonhidratların dehidrasyonu sonucu di-tri-polimer yapılı organik bileşikler ya da karbonhidratların hidrolizi sonucu monomer yapılı bileşikler oluşabilmektedir. Karbonhidratların dehidrasyon ve hidroliz reaksiyonlarını katalize edebilen enzimler Karbonhidrat-Aktif Enzim (CAZyme) olarak bilinmektedir. CAZyme sistemi içerisinde bulunan enzim gruplarının glikozit bağları üzerinde etkili olan ve glikozidazlar olarak bilinen enzimler EC 3.2.1 enzim ailesine bağlıdır. EC 3.2.1. enzim ailesi β ve α glikozit bağı ile meydana gelmiş polimer yapılı karbonhidratların katabolizmasında etkilidir. Ruminant hayvanların ana besin kaynağı olan bitkisel substratlar selüloz, hemiselüloz ve ksilan gibi farklı karakterden oluşan karbonhidratlardan meydana gelmiştir. Ksilan β-1,4 glikozit bağı ile ana omurgaya α-2,3 arabinoz ve α-1,2 glukuronik asitin bağlanması ile oluşan organik bileşiktir. Selüloz ise β-1,4 glikozit bağlı glikoz monosakkaritlerinden meydana gelmiş ve bir çok lignoselülotik yapının dehidrasyonu sonucu oluşmuş polisakkarittir. Bundan dolayı bu substratların hidrolizinde görevli olan ksilanaz (EC 3.2.1.8) ve selülaz (EC 3.2.1.4) enzimlerinin aktivitesi oldukça önemlidir. Ana besin maddesi bitkisel materyal olan ve bu materyalin hücre duvarındaki bileşenlerin tamamının hidrolize uğrayabilmesi için sindirim kanalındaki flora ile herbivor canlılar arasında sıkı mutualist bir yaşam döngüsü kurulmuştur. Herbivor hayvanların sindirim sisteminde bulunan karbonhidratların fermantasyonunda görevli olan mikroorganizma grubu glikozit hidrolaz etkinliğine sahiptir. Ruminant hayvanların sindirim kanalında simbiyotik olarak yaşayan rumen bakterileri, rumen fungusları, metanojenik mikroorganizmalar, protozoalar ve bakteriyofajlar gibi mikroorganizmaların sahip olduğu CAZyme etkinliği sayesinde oluşan monomer bileşikler hem herbivor canlı için hem de kendi aralarında başka bir kimyasal reaksiyon için substrat kaynağı oluşturmaktadır. Özellikle rumen funguslarının sahip olduğu glikozit hidrolazların etkinliği oldukça önemlidir. Çünkü rumen funguslarının bitki çeperine kolonize olma yeteneği ve sahip olduğu ökaryotik enzim aktivitesinin diğer flora üyelerine göre daha yüksek oranda olması bu fungusların CAZyme etkinliğini ön plana çıkarmaktadır. Çalışmamızda ruminantların sindirim kanalında doğal yayılış gösteren rumen funguslarından monosentrik dallanma gösteren Piromyces sp. ve polisentik dallanmaya sahip olan Anaeromyces sp.’nin sahip olduğu glikozit hidrolaz-CAZyme etkinliğine ait olan ksilanaz (EC 3.2.1.8) ve selülaz (EC 3.2.1.4) enzim aktivitesi hesaplanmıştır. Enzim aktivitesi Miller yöntemine ait olan DNS metodu ile gerçekleştirilmiştir. Sonuç olarak Anaeromyces sp.’nin hem ksilanaz (105 µmol/dk/ml) hem de selülaz (86 µmol/dk/ml) etkinliğinin fazla olduğu tespit edilmiştir. 

Di-tri-polymer organic compounds can be formed as a result of dehydration of carbohydrates or monomeric compounds can be formed as a result of hydrolysis of carbohydrates. Enzymes that can catalyze the dehydration and hydrolysis reactions of carbohydrates are known as Carbohydrate-Active Enzymes (CAZyme). The enzymes known as glycosidases that act on the glycoside bonds of the enzyme groups in the CAZyme system belong to the EC 3.2.1 enzyme family. EC 3.2.1. The enzyme family is effective in the catabolism of polymeric carbohydrates formed by β and α glycoside bonds. Herbal substrates, which are the main food source of ruminant animals, are composed of carbohydrates of different characters such as cellulose, hemicellulose and xylan. Xylane is an organic compound formed by the bonding of α-2.3 arabinose and α-1,2 glucuronic acid to the main backbone with a β-1,4 glycoside bond. Cellulose, on the other hand, is a polysaccharide composed of glucose monosaccharides linked to β-1,4 glycosides and formed as a result of dehydration of many lignocellulotic structures. Therefore, the activity of xylanase (EC 3.2.1.8) and cellulase (EC 3.2.1.4) enzymes, which are involved in the hydrolysis of these substrates, is very important. A strict mutualistic life cycle has been established between the flora in the digestive tract and herbivores so that all of the components in the cell wall of this material, whose main nutrient is plant material, can be hydrolyzed. The microorganism group, which is responsible for the fermentation of carbohydrates in the digestive system of herbivorous animals, has glycoside hydrolase activity. Monomer compounds formed thanks to the CAZyme activity of microorganisms such as rumen bacteria, rumen fungi, methanogenic microorganisms, protozoa and bacteriophages, which live symbiotically in the digestive tract of ruminant animals, constitute a substrate source for both herbivores and another chemical reaction among themselves. In particular, the effectiveness of glycoside hydrolases possessed by rumen fungi is very important. Because the ability of rumen fungi to colonize the plant wall and the higher rate of eukaryotic enzyme activity than other flora members highlight the effectiveness of CAZyme of these fungi. In our study, xylanase (EC 3.2.1.8) and cellulase (EC 3.2.1.4) enzyme activities belonging to the glycoside hydrolase-CAZyme activity of Piromyces sp. with monocentric branching and Anaeromyces sp. with polycentric branching, which are rumen fungi that naturally spread in the digestive tract of ruminants, were calculated. Enzyme activity was carried out by DNS method belonging to the Miller method As a result, both xylanase (105 µmol/min/ml) and the cellulase (86 µmol/min/ml) activity of Anaeromyces sp. were found to be high.