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Frontiers in microbiology20150101Vol.6issue()

クサヤグレービーメタゲノームから回収されたグルコース耐性β-グルコシダーゼ

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文献タイプ:
  • Journal Article
概要
Abstract

β-グルコシダーゼ(BGL)は、セルロース性バイオマスの酵素糖化において、β-グルコシダーゼ(BGL)を加水分解し、グルコースに加水分解し、重要な役割を果たします。グルコースの産生にとって重要なものにもかかわらず、最も特定されたBGLは、一般に低(〜mm)濃度のグルコースによって阻害されます。したがって、グルコース阻害に鈍感なBGLは、大きなバイオテクノロジーのメリットを持っています。このようなまれなグルコース耐性BGLのスクリーニングにメタゲノムアプローチを適用しました。大腸菌(約10,000個のコロニー)でメタゲノムライブラリが作成され、5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-β-d-グルコシドを含むLB寒天プレートで成長し、828個の陽性(青)コロニーを生成しました。これらは96ウェルプレートに配列され、LBで成長し、10%(w/v)グルコースの存在下での活動のために二次的にスクリーニングされました。7つのグルコース耐性クローンが同定され、それぞれに単一のBGL遺伝子が含まれていました。遺伝子は2つのグループに分類され、2つのヌクレオチドによって異なりました。これらの遺伝子の推定されたアミノ酸配列は同一であり(452 AA)、グリコシル加水素ファミリー1に属することがわかりました。明らかな均一性に。精製されたKS5A7の分子量は、SDS-PAGEで54 kDa、ゲルろ過解析により160 kDaであると判断されました。酵素は45​​°CおよびpH 5.0-6.5で最適に活性であり、0.1〜0.5 mのグルコースの存在下で完全または1.5-2倍強化された活性を保持しました。低km(p-ニトロフェニルβ-d-グルコシドを含む78μm、セロビオースで0.36 mm)と高V max(91μmolmin(-1)mg(-1)をp-ニトロフェニルβ-d-グルコシド;既知のグルコース耐性BGLの間で、セロビオースを含む155μmol(-1)mg(-1)基質(0.1 Mセルビオース)阻害。アルカリ処理イネストローの酵素糖化におけるTrichoderma reeSeiセルラーゼと併せてKS5A7を効率的に使用したことは、グルコースの産生の増加によって実証されました。

β-グルコシダーゼ(BGL)は、セルロース性バイオマスの酵素糖化において、β-グルコシダーゼ(BGL)を加水分解し、グルコースに加水分解し、重要な役割を果たします。グルコースの産生にとって重要なものにもかかわらず、最も特定されたBGLは、一般に低(〜mm)濃度のグルコースによって阻害されます。したがって、グルコース阻害に鈍感なBGLは、大きなバイオテクノロジーのメリットを持っています。このようなまれなグルコース耐性BGLのスクリーニングにメタゲノムアプローチを適用しました。大腸菌(約10,000個のコロニー)でメタゲノムライブラリが作成され、5-ブロモ-4-クロロ-3-インドリル-β-d-グルコシドを含むLB寒天プレートで成長し、828個の陽性(青)コロニーを生成しました。これらは96ウェルプレートに配列され、LBで成長し、10%(w/v)グルコースの存在下での活動のために二次的にスクリーニングされました。7つのグルコース耐性クローンが同定され、それぞれに単一のBGL遺伝子が含まれていました。遺伝子は2つのグループに分類され、2つのヌクレオチドによって異なりました。これらの遺伝子の推定されたアミノ酸配列は同一であり(452 AA)、グリコシル加水素ファミリー1に属することがわかりました。明らかな均一性に。精製されたKS5A7の分子量は、SDS-PAGEで54 kDa、ゲルろ過解析により160 kDaであると判断されました。酵素は45​​°CおよびpH 5.0-6.5で最適に活性であり、0.1〜0.5 mのグルコースの存在下で完全または1.5-2倍強化された活性を保持しました。低km(p-ニトロフェニルβ-d-グルコシドを含む78μm、セロビオースで0.36 mm)と高V max(91μmolmin(-1)mg(-1)をp-ニトロフェニルβ-d-グルコシド;既知のグルコース耐性BGLの間で、セロビオースを含む155μmol(-1)mg(-1)基質(0.1 Mセルビオース)阻害。アルカリ処理イネストローの酵素糖化におけるTrichoderma reeSeiセルラーゼと併せてKS5A7を効率的に使用したことは、グルコースの産生の増加によって実証されました。

β-glucosidases (BGLs) hydrolyze cello-oligosaccharides to glucose and play a crucial role in the enzymatic saccharification of cellulosic biomass. Despite their significance for the production of glucose, most identified BGLs are commonly inhibited by low (∼mM) concentrations of glucose. Therefore, BGLs that are insensitive to glucose inhibition have great biotechnological merit. We applied a metagenomic approach to screen for such rare glucose-tolerant BGLs. A metagenomic library was created in Escherichia coli (∼10,000 colonies) and grown on LB agar plates containing 5-bromo-4-chloro-3-indolyl-β-D-glucoside, yielding 828 positive (blue) colonies. These were then arrayed in 96-well plates, grown in LB, and secondarily screened for activity in the presence of 10% (w/v) glucose. Seven glucose-tolerant clones were identified, each of which contained a single bgl gene. The genes were classified into two groups, differing by two nucleotides. The deduced amino acid sequences of these genes were identical (452 aa) and found to belong to the glycosyl hydrolase family 1. The recombinant protein (Ks5A7) was overproduced in E. coli as a C-terminal 6 × His-tagged protein and purified to apparent homogeneity. The molecular mass of the purified Ks5A7 was determined to be 54 kDa by SDS-PAGE, and 160 kDa by gel filtration analysis. The enzyme was optimally active at 45°C and pH 5.0-6.5 and retained full or 1.5-2-fold enhanced activity in the presence of 0.1-0.5 M glucose. It had a low KM (78 μM with p-nitrophenyl β-D-glucoside; 0.36 mM with cellobiose) and high V max (91 μmol min(-1) mg(-1) with p-nitrophenyl β-D-glucoside; 155 μmol min(-1) mg(-1) with cellobiose) among known glucose-tolerant BGLs and was free from substrate (0.1 M cellobiose) inhibition. The efficient use of Ks5A7 in conjunction with Trichoderma reesei cellulases in enzymatic saccharification of alkaline-treated rice straw was demonstrated by increased production of glucose.

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