Title
Izolacija bakterija i karakterizacija njihovih enzima sa ciljem razvijanja biokatalizatora za biodegradaciju plastike
Creator
Pantelić, Brana, 1995-
CONOR:
22736487
Copyright date
2024
Object Links
Select license
Autorstvo-Nekomercijalno-Bez prerade 3.0 Srbija (CC BY-NC-ND 3.0)
License description
Dozvoljavate samo preuzimanje i distribuciju dela, ako/dok se pravilno naznačava ime autora, bez ikakvih promena dela i bez prava komercijalnog korišćenja dela. Ova licenca je najstroža CC licenca. Osnovni opis Licence: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/deed.sr_LATN. Sadržaj ugovora u celini: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/rs/legalcode.sr-Latn
Language
Serbian
Cobiss-ID
Theses Type
Doktorska disertacija
description
Datum odbrane: 14.06.2024.
Other responsibilities
Academic Expertise
Prirodno-matematičke nauke
Academic Title
-
University
Univerzitet u Beogradu
Faculty
Biološki fakultet
Alternative title
Isolation of bacteria and characterization of their enzymes to develop biocatalysts for plastic biodegradation
Publisher
[B. Pantelić]
Format
114 listova
description
Biologija - Molekularna biologija prokariota / Biology - Molecular biology of prokaryotes
Abstract (sr)
Usled masovne proizvodnje i neadekvatnog korišćenja plastike došlo je do rastućeg globalnog problema akumulacije plastičnog otpada. Različite strategije su primenjene kako bi se ovaj problem rešio, ali upotreba mikroorganizama i njihovih enzima za razgradnju plastičnih polimera bio je fokus istraživača u proteklih nekoliko decenija. Glavni ciljevi ove doktorske disertacije bili su izolacija i karakterizacija bakterijskih sojeva koji razgrađuju plastiku, prevashodno poli(etilentereftalat) (PET) i poli(uretane) (PU), njihov dalji razvoj u efikasne biokatalizatore, identifikacija enzima odgovornih za navedenu aktivnost i istraživanje potencijalnih metoda biološke valorizacije plastičnog otpada.
Ispitivanjem laboratorijske kolekcije mikroorganizama tri bakterijska soja su odabrana kao potencijalni biokatalizatori za razgradnju plastike. Bacillus subtilis BPM12 efikasno je formirao biofilm na PET plastici i pokazao izuzetnu aktivnost na bis(2-hidroksietil) tereftalatu i različitim supstratima, strukturno sličnim PET oligomerima i monomerima. Kroz heterolognu i homolognu ekspresiju, potvrđeno je da je enzim Bpm12CE ključan za ovu aktivnost. Delovanjem više različitih enzima, Amycolatopsis mediterranei ISP5501 razgrađivao je različite vrste PU, a upotrebom model jedinjenja PU-7 potvrđena je i hidroliza uretanske veze. Streptomyces sp. PU10 pokazao se kao jedan od najaktivnijih, do sada prijavljenih, sojeva za hidrolizu PU disperzije – Impranil sa preko 96% razgradnje za 72 h. Na osnovu rezultata kvantitativne proteomike zaključeno je da su u razgradnju PU uključene esteraza, amidaza i oksidaza ovog soja, dok se produkti razgradnje inkorporiraju u primarni metabolizam Streptomyces sp. PU10 i usmeravaju ka biosintezi poliketida. Konačno, uspostavljena je i strategija za konvertovanje biorazgradivih skrob/poli(vinil-alkohol) filmova u jedinjenja sa dodatom vrednošću: biopolimer poli(hidroksibutirat) i biološki aktivni biopigment undecilprodigiozin.
Abstract (en)
Due to mass production and inadequate plastic usage, a growing issue of global plastic waste accumulation has emerged. Various strategies have been employed to address this problem, but using microorganisms and their enzymes for plastic polymer degradation has captivated researchers' attention in recent decades. The primary goal of this doctoral dissertation was the isolation and characterization of bacterial strains capable of degrading plastics, mainly poly(ethylene terephthalate) (PET) and poly(urethanes) (PU), and their further development into efficient biocatalysts, the identification of enzymes responsible for this activity and exploration of potential methods for the biological valorization of plastic waste.
From a laboratory collection of microorganisms, three bacterial strains were selected as potential biocatalysts for plastic degradation. Bacillus subtilis BPM12 efficiently formed biofilm on PET plastic, exhibiting exceptional activity on bis(2-hydroxyethyl) terephthalate and structurally similar PET oligomers and monomers. Through heterologous and homologous expression, the enzyme Bpm12CE was confirmed to be crucial for this activity. Amycolatopsis mediterranei ISP5501 degraded various types of PU using multiple enzymes, and the hydrolysis of the urethane bond was confirmed using the model compound PU-7. Streptomyces sp. PU10 demonstrated high activity, with over 96% degradation of PU dispersion - Impranil within 72 hours. Quantitative proteomics results indicated that an esterase, amidase, and oxidase of this strain were involved in PU degradation, with the degradation products being incorporated into the primary metabolism of Streptomyces sp. PU10 and directed towards polyketide biosynthesis. Finally, a strategy was established for converting biodegradable starch/poly(vinyl alcohol) films into value-added compounds: the biopolymer poly(hydroxybutyrate) and the biologically active biopigment undecylprodigiosin.
Authors Key words
Plastika, PET, PU, Biodegradacija, Biokataliza, Bacillus, Amycolatopsis, Streptomyces, Undecilprodigiozin
Authors Key words
Plastic, PET, PU, Biodegradation, Biocatalysis, Esterase, Bacillus, Amycolatopsis, Streptomyces, Undecylprodigiosin
Classification
577.2:577.15(043.3)
Type
Tekst
Abstract (sr)
Usled masovne proizvodnje i neadekvatnog korišćenja plastike došlo je do rastućeg globalnog problema akumulacije plastičnog otpada. Različite strategije su primenjene kako bi se ovaj problem rešio, ali upotreba mikroorganizama i njihovih enzima za razgradnju plastičnih polimera bio je fokus istraživača u proteklih nekoliko decenija. Glavni ciljevi ove doktorske disertacije bili su izolacija i karakterizacija bakterijskih sojeva koji razgrađuju plastiku, prevashodno poli(etilentereftalat) (PET) i poli(uretane) (PU), njihov dalji razvoj u efikasne biokatalizatore, identifikacija enzima odgovornih za navedenu aktivnost i istraživanje potencijalnih metoda biološke valorizacije plastičnog otpada.
Ispitivanjem laboratorijske kolekcije mikroorganizama tri bakterijska soja su odabrana kao potencijalni biokatalizatori za razgradnju plastike. Bacillus subtilis BPM12 efikasno je formirao biofilm na PET plastici i pokazao izuzetnu aktivnost na bis(2-hidroksietil) tereftalatu i različitim supstratima, strukturno sličnim PET oligomerima i monomerima. Kroz heterolognu i homolognu ekspresiju, potvrđeno je da je enzim Bpm12CE ključan za ovu aktivnost. Delovanjem više različitih enzima, Amycolatopsis mediterranei ISP5501 razgrađivao je različite vrste PU, a upotrebom model jedinjenja PU-7 potvrđena je i hidroliza uretanske veze. Streptomyces sp. PU10 pokazao se kao jedan od najaktivnijih, do sada prijavljenih, sojeva za hidrolizu PU disperzije – Impranil sa preko 96% razgradnje za 72 h. Na osnovu rezultata kvantitativne proteomike zaključeno je da su u razgradnju PU uključene esteraza, amidaza i oksidaza ovog soja, dok se produkti razgradnje inkorporiraju u primarni metabolizam Streptomyces sp. PU10 i usmeravaju ka biosintezi poliketida. Konačno, uspostavljena je i strategija za konvertovanje biorazgradivih skrob/poli(vinil-alkohol) filmova u jedinjenja sa dodatom vrednošću: biopolimer poli(hidroksibutirat) i biološki aktivni biopigment undecilprodigiozin.
“Data exchange” service offers individual users metadata transfer in several different formats. Citation formats are offered for transfers in texts as for the transfer into internet pages. Citation formats include permanent links that guarantee access to cited sources. For use are commonly structured metadata schemes : Dublin Core xml and ETUB-MS xml, local adaptation of international ETD-MS scheme intended for use in academic documents.