A novel, thermotolerant, extracellular PHB depolymerase producer Paenibacillus alvei PHB28 for bioremediation of biodegradable plastics

Biyobozunur plastiklerin biyoremediasyonu için yeni bir ısıya toleranslı ekstraselüler PHB depolimeraz üreticisi Paenibacillus alvei PHB28

Abstract

Background: Poly-β-hydroxybutyrate (PHB) is the mostimportant and versatile class of biodegradable polymersused successfully in the medical, agricultural andindustrial field. Idea is to find the novel isolate for degradationof biodegradable plastics that can enhance thebioremediation.Materials and methods: Thirty-one PHB and PHB depolymeraseenzyme producing isolates out of 80 mesophilicbacteria from Lucknow region were further screened forPHB degradation capability by secreting extracellularPHB depolymerase enzyme in minimal salt media supplementedwith PHB (0.15%). Various biodegradable plasticfilms were tested by soil burial method for weight lossdetermination.Result: 37.3% weight loss has been observed in PHB filmswhen buried under the soil for 45 days in the presence of anovel PHB degrader identified as Paenibacillus alvei PHB28by 16S rRNA sequencing (GenBank accession numberKX886342). These Gram-negative, spore-forming, thermotolerantbacteria produce maximum PHB depolymerase(5.03 U/mL) at 45°C, pH 8.0, with 0.15% substrateconcentrationwhen incubated for 96 h with starch (0.1%) and yeastextract (0.01%) as an additional nutrient supplements.Conclusion: To the best of our knowledge this is thefirst report of PHB depolymerase production by P. alveiPHB28 which may contribute successfully to combatplasticpollution and to sustain the green environment.

Özet

Amaç: Poli-β-Hidroksibutirat (PHB), tıbbi, tarımsal ve endüstriyel alanda başarıyla kullanılan, biyolojik olarak çözünebilen polimerlerin en önemli ve çok çeşitliliğe sahip sınıfıdır. Amaç, biyobozunur plastiklerin bozunması için biyoremediasyonu arttıracak yeni bir izolat bulmaktır. Gereç ve Yöntem: Lucknow bölgesinden 80 mezofilik bakteriden elde edilen otuz bir PHB ve PHB depolimeraz enzimi üreten izolat, PHB (%0.15) ile desteklenmiş minimal tuz ortamında hücre dışına PHB depolimeraz enzimi salgılayarak PHB’yi bozundurma kabiliyeti açısından tarandı. Çeşitli biyobozunur plastik filmler, kilo kaybı tespiti için toprağa gömme metodu ile test edildi. Bulgular: PHB filmleri 16S rRNA dizilemesine göre Paenibacillus alvei PHB28 olarak tanımlanan yeni bir PHB indirgeyici varlığında (GenBank erişim numarası KX886342) toprağın altında 45 gün süreyle gömüldüğünde %37.3 ağırlık kaybı gözlemlenmiştir. Bu Gram-negatif, spor oluşturan, termotolerant bakteriler, 45°C’de pH 8.0’de, % 0.15 substrat konsantrasyonu ile, ek besin takviyesi olarak nişasta (% 0.1) ve maya ekstraktı (%96) ile inkübe edildiğinde maksimum PHB depolimeraz (5.03 U/mL) üretmektedir. Sonuç: Bildiğimiz kadarıyla bu, plastik kirliliğe karşı mücadeleye ve yeşil çevreyi sürdürmeye başarıyla katkıda bulunabilecek olan PHB depolimerazın Paenibacillus alvei PHB28 tarafından üretimine dair ilk rapordur.