Гетерологичная экспрессия эндо-ксантаназы Thermogutta terrifontis в Penicillium verruculosum: выделение и первичная характеристика фермента

1 Федеральный исследовательский центр «Основы фундаментальной биотехнологии» Российской академии наук, 119071 Москва, Россия

2 Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет, 119991 Москва, Россия

Поступила в редакцию 10.11.2020
После доработки 29.12.2020
Принята к публикации 29.12.2020

DOI: 10.31857/S0320972521040096

КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: эндо-ксантаназа, Thermogutta terrifontis, Penicillium verruculosum, гетерологичная экспрессия, деструкция ксантана.

Аннотация

С помощью экспрессионной системы на основе реципиентного штамма Penicillium verruculosum 537 (ΔniaD) и промотора гена целлобиогидролазы 1 был создан штамм-продуцент гетерологичной эндо-ксантаназы из термофильного планктомицета Thermogutta terrifontis. Методами жидкостной хроматографии была выделена гомогенная эндо-ксантаназа с молекулярной массой 23,7 кДа (pI 6,5). Фермент обладал способностью к деструкции ксантана, а также проявлял активность по отношению к КМ-целлюлозе, β-глюкану, курдлану, лихенану, ламинарину, галактоманнану, ксилоглюкану и не гидролизовал п-нитрофенильные производные β-D-глюкозы, маннозы и целлобиозы. Температурный оптимум эндо-ксантаназы составил 55 °C, оптимум pH – 4,0; фермент проявлял 90% от максимальной активности в диапазоне температуры 50–60 °C и pH 3–5.

Текст статьи

Сноски

* Адресат для корреспонденции.

Финансирование

Работа выполнена при поддержке Министерства науки и высшего образования Российской Федерации (Государственное задание 0104-2019-0009).

Благодарности

Работа выполнена с использованием научного оборудования ЦКП «Промышленные биотехнологии» и АЦКП «Биоинженерия» ФИЦ Биотехнологии РАН.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Соблюдение этических норм

Настоящая статья не содержит описания каких-либо исследований с участием людей или животных в качестве объектов.

Список литературы

1. Janson, P., Kenne, L., and Lindberg, B. (1975) Structure of extracellular polysaccharide from Xanthamonas campestris, Carbohydr. Res., 45, 275-282, doi: 10.1016/s0008-6215(00)85885-1.

2. Santos, V. E., Casas, J. A., and Go, E. (2000) Xanthan gum: production, recovery, and properties, Biotechnol. Adv., 18, 549-579, doi: 10.1016/s0734-9750(00)00050-1.

3. Benny, I. S., Gunasekar, V., and Ponnusami, V. (2014) Review on application of xanthan gum in drug delivery, Int. J. Pharmtech Res., 6, 1322-1326.

4. Nankai, H., Hashimoto, W., Miki, H., Kawai, S., and Murata, K. (1999) Microbial system for polysaccharide depolymerization: enzymatic route for xanthan depolymerization by Bacillus sp. strain GL1, Appl. Environ. Microbiol., 65, 2520-2526.

5. Liu, H., Huang, Ch., Dong, W., Du, Y., Bai, X., and Li, X. (2005) Biodegradation of xanthan by newly isolated Cellulomonas sp. LX, releasing elicitor-active xantho-oligosaccharides-induced phytoalexin synthesis in soybean cotyledons, Process Biochemistry, 40, 3701-3706.

6. Cadmus, M., Jackson, L., Kermita, A., Burton, E., Plattner, R., and Slodki, M. (1981) Biodegradation ofxanthan gum by Bacillus sp., Appl. Environ. Microbiol., 44, 5-11.

7. Elcheninov, A. G., Menzel, P., Soley Gudbergsdottir, R., Slesarev, A. I., Kadnikov, V. V., et al. (2017) Sugar metabolism of the first thermophilic planctomycete Thermogutta terrifontis: comparative genomic and transcriptomic approaches, Front. Microbiol., 8, 2140, doi: 10.3389/fmicb.2017.02140.

8. Yang, F., Li, H., Sun, J., Guo, X., Zhang, X., et al. (2019) Novel endotype xanthanase from xanthan-degrading Microbacterium sp. strain XT11, Appl. Environ. Microbiol., 85, doi: 10.1128/AEM.01800-18.

9. Moroz, O. V., Jensen, P. F., McDonald, S. P., McGregor, N., Blagova, E., Comamala, G., et al. (2018) Structural dynamics and catalytic properties of a multi-modular xanthanase, ACS Catal., 8, 6021-6034.

10. Slobodkina, G. B., Kovaleva, O. L., Miroshnichenko, M. L., Slobodkin, A. I., Kolganova, T. V., et al. (2014) Thermogutta terrifontis gen. nov., sp. nov. and Thermogutta hypogea sp. nov., thermophilic anaerobic representatives of the phylum Planctomycetes, Int. J. System. Evol. Microbiol., 65, 760-765, doi: 10.1099/ijs.0.000009.

11. Aslanidis, C., and de Jong, P. J. (1990) Ligation-independent cloning of PCR products (LIC-PCR), Nucleic Acids Res., 18, 6069-6074.

12. Sambrook, J., and Russell, D. (2001) Molecular Cloning, a Laboratory Manual, Cold Spring Harbor Laboratory.

13. Aleksenko, A., Makarova, N., Nikolaev, I., and Clutterbuc, K. A. (1995) Integrative and replicative transformation of Penicillium canescens with a heterologous nitrate-reductase gene, Curr. Genet., 28, 474-478.

14. Досон Р., Эллиот Д., Эллиот У., Джонс К. (1991) Справочник биохимика, Мир, Москва, c. 544.

15. Somogyi, M. (1952) A new reagent for the determination of sugars, J. Biol. Chem., 195, 19-23.

16. Синицын А. П., Гусаков А. В., Черноглазов В. М. (1995) Биоконверсия лигноцеллюлозных материалов. Учебн. пособие, Изд-во МГУ, Москва, с. 224.