Please use this identifier to cite or link to this item: http://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11609
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorNoor Faizul Hadry Nordin, Ph.Den_US
dc.contributor.advisorMohd Azrul Naim Mohamad, Ph.Den_US
dc.contributor.advisorFaridah Yusof, Ph.Den_US
dc.contributor.authorMuhammad Asyraf Abd Latipen_US
dc.date.accessioned2023-08-10T04:00:53Z-
dc.date.available2023-08-10T04:00:53Z-
dc.date.issued2021-
dc.identifier.urihttp://studentrepo.iium.edu.my/handle/123456789/11609-
dc.description.abstractThe Antarctic region is a new frontier as a natural source for bio-prospecting purposes. Its extreme cold temperature may provide unique microbial enzyme characteristics that have valuable potential for industrial and biotechnological applications. However, the majority of microbial cannot be cultured due to their complex structure of life and unfavourable media composition and growth conditions. In this study, two different approaches were designed to ensure the total discovery of proteases that are active and able to work at relatively low temperatures. The first approach was the culture-based technique. Soil samples from the Antarctic region were screened for protease activity on skim milk agar at 4 °C. Bacteria that showed a clear halo zone around the colonies were isolated and identified through 16S rDNA sequencing. Bacteria that showed rapid halo zone formation within 24 hours were further screened for its growth rate condition using one-factor-at-a-time (OFAT). Then, crude protease of each strain was extracted during the late logarithmic phase for enzymatic assay. Strain with significant enzyme activity was optimized using Response Surface Method (RSM) for maximal growth rate. The second approach was the metagenomics approach. Amplicon metagenomics sequencing was performed to analyse the bacteria community and the discovery of cold-active protease was completed through functional metagenomics. A total of 46 bacteria strains with positive protease activity were isolated and phylogenetic analysis showed that 88% were from Pseudomonas sp., 9% from Arthrobacter sp. and 3% from Paenibacillus sp. OFAT result showed that 10 selected strains displayed the highest growth rate at 20 °C, pH 7 and 4% (w/v) of NaCl. The enzymatic assay showed that crude enzyme extracted from strain SC8 exhibited significantly higher activity than the positive control (protease from bovine pancreas) at -20 °C and 20 °C. Furthermore, RSM suggested that the optimized conditions for the growth of strain SC8 were at 20.5 °C, pH 6.83, and 2.05% (w/v) of NaCl. Bacterial community analysis using amplicon metagenomics sequencing showed that each sample (ROB, ROS, and SC) were dominated by the uncultured bacteria. A clone with positive protease activity was isolated and the fosmid was extracted and sequenced. Contigs of NODE_42 with 893 bp showed significant matched to Peptidase M23 and PG binding 1 protein families. In silico analysis showed that this predicted protease exhibited 27.07% similarity of the template enzyme with PDB ID 3SLU. The growth condition of isolated bacteria was influenced by the site surroundings and the coastal environment. These bacteria were categorized as psychrotolerants and the majority of them can tolerate acidic conditions. Optimum bacterial growth conditions were important to maximize enzyme production and activity. Thus, strain SC8 has the potential for bioprospecting for the development of large-scale production of cold-active protease in the future. Overall, for this project, we successfully discovered our targeted cold-active protease. This preliminary research is vital to unearth all potential protease for bioprospecting purposes. In the future, purification of this enzyme is essential to precisely inspect the enzyme activity.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherKuala Lumpur : Kulliyyah of Engineering, International Islamic University Malaysia, 2021en_US
dc.subject.lcshProteolytic enzymesen_US
dc.subject.lcshMicrobial ecologyen_US
dc.subject.lcshMicrobiologyen_US
dc.titleFunctional metagenomics and cultured-based approaches for the discovery of cold-active proteolytic enzymes from the Antarctic regionen_US
dc.typeDoctoral Thesisen_US
dc.description.identityt11100484243MuhammadAsyrafBinAbdLatipen_US
dc.description.identifierThesis : Functional metagenomics and cultured-based approaches for the discovery of cold-active proteolytic enzymes from the Antarctic region / by Muhammad Asyraf Bin Abd Latipen_US
dc.description.kulliyahKulliyyah of Engineeringen_US
dc.description.programmeDoctor of Philosophy (Engineering)en_US
dc.description.abstractarabicتعد منطقة القطب الجنوبي جبهة جديدة كمصدر طبيعي لأغراض التنقيب البيولوجي. قد توفر درجة حرارة البرودة الشديدة خصائص إنزيم جرثومي فريدة لها إمكانات قيمة للتطبيقات الصناعية والتكنولوجيا الحيوية. ومع ذلك ، لا يمكن استزراع غالبية الميكروبات بسبب هيكلها المعقد للحياة وتكوين الوسائط غير المواتية وظروف النمو. في هذه الدراسة ، تم تصميم طريقتين مختلفتين لضمان الاكتشاف الكلي للبروتياز النشطة والقادرة على العمل في درجات حرارة منخفضة نسبيًا. كان النهج الأول هو الأسلوب القائم على الاستنبات البكتيري. تم فحص عينات التربة من منطقة القطب الجنوبي بحثًا عن نشاط الأنزيم البروتيني على أجار الحليب الخالي من الدسم عند درجة حرارة 4 C°. تم عزل البكتيريا التي أظهرت منطقة هالة واضحة حول المستعمرات وتم تحديدها من خلال تسلسل .16S rDNA تم فحص البكتيريا التي أظهرت تكوين منطقة هالة سريع خلال 24 ساعة بشكل إضافي لمعرفة حالة معدل نموها باستخدام تقنية عامل واحد في كل مرة .(OFAT) بعد ذلك ، تم استخراج الأنزيم البروتيني الخام لكل سلالة خلال المرحلة اللوغاريتمية المتأخرة للمقايسة الأنزيمية. تم تحسين السلالة مع نشاط إنزيم كبير باستخدام طريقة الاستجابة السطحية (RSM) لمعدل النمو الأقصى. كان النهج الثاني هو نهج الميتاجينوميات. تم إجراء امبليكون ميتاجينوميات لتحليل مجتمع البكتيريا واكتمل اكتشاف البروتياز النشط البارد من خلال علم الميتاجينوميات الوظيفية. تم عزل 46 سلالة بكتيرية ذات نشاط بروتياز إيجابي وأظهر تحليل النشوء والتطور أن 88٪ كانت من Pseudomonas sp. و 9٪ من Arthrobacter sp. و 3٪ من .Paenibacillus sp. أظهرت نتيجة OFAT أن 10 سلالات مختارة أظهرت أعلى معدل نمو عند 20 C°، ودرجة الحموضة 7 و 4٪ (w/v) من كلوريد الصوديوم. أظهر الفحص الأنزيمي أن الإنزيم الخام المستخرج من سلالة SC8 أظهر نشاطًا أعلى بكثير من التحكم الإيجابي (الأنزيم البروتيني من البنكرياس البقري) عند -20 C° و 20 C°. علاوة على ذلك ، اقترح RSM أن الظروف المثلى لنمو سلالة SC8 كانت عند 20.5 C° ، ودرجة الحموضة 6.83 ، و 2.05 ٪ (w/v) من كلوريد الصوديوم. أظهر تحليل المجتمع البكتيري باستخدام امبليكون ميتاجينوميات أن كل عينة ROB) و ROS و (SC كانت تهيمن عليها البكتيريا غير المستزرعة. تم عزل استنساخ له نشاط بروتياز إيجابي واستخلاص الفوسميد وتسلسله. أظهرت Contigs من NODE_42 مع 893 نقطة أساس معنوية مطابقة لعائلات بروتين Peptidase M23 و PG ملزمة 1 عائلة بروتين. في تحليل السيليكو أظهر أن هذا البروتياز المتوقع أظهر تشابهًا بنسبة 27.07 ٪ من إنزيم القالب مع .PDB ID 3SLU تأثرت حالة نمو البكتيريا المعزولة بمحيط الموقع والبيئة الساحلية. تم تصنيف هذه البكتيريا على أنها متحملة نفسية ويمكن لمعظمها تحمل الظروف الحمضية. كانت ظروف النمو البكتيري المثلى مهمة لزيادة إنتاج الإنزيم ونشاطه. وبالتالي ، فإن سلالة SC8 لديها القدرة على التنقيب البيولوجي لتطوير إنتاج واسع النطاق للبروتياز النشط البارد في المستقبل. بشكل عام ، بالنسبة لهذا المشروع ، اكتشفنا بنجاح البروتيز النشط البارد. يعد هذا البحث التمهيدي أمرًا حيويًا للكشف عن جميع أنواع البروتياز المحتملة لأغراض التنقيب البيولوجي. في المستقبل ، يعد تنقية هذا الإنزيم ضروريًا لفحص نشاط الإنزيم بدقة.en_US
dc.description.nationalityMalaysianen_US
dc.description.callnumbert QP 609 P78 M952F 2021en_US
dc.description.notesThesis (Ph.D)--International Islamic University Malaysia, 2021.en_US
dc.description.physicaldescriptionxviii, 252 leaves : color illustrations ; 30cm.en_US
item.openairetypeDoctoral Thesis-
item.grantfulltextopen-
item.fulltextWith Fulltext-
item.languageiso639-1en-
item.openairecristypehttp://purl.org/coar/resource_type/c_18cf-
item.cerifentitytypePublications-
Appears in Collections:KOE Thesis
Files in This Item:
File Description SizeFormat 
t11100484243MuhammadAsyrafBinAbdLatip_24.pdf24 pages file432.39 kBAdobe PDFView/Open
t11100484243MuhammadAsyrafBinAbdLatip_SEC.pdf
  Restricted Access
Full text secured file3.68 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy
Show simple item record

Google ScholarTM

Check


Items in this repository are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated. Please give due acknowledgement and credits to the original authors and IIUM where applicable. No items shall be used for commercialization purposes except with written consent from the author.