アルカリ前処理α-1,3-グルカンからの酵素加水分解によるニジェロオリゴ糖産生

ニジェロオリゴ糖は、グルコースのα-1,3結合オリゴマーです。グリコシドヒドロラーゼ87型α-1,3-グルカナーゼAgl-Ka bacillus circulans Ka304は、α-1,3-グルカンからニジェロオリゴ糖（Tetra-、Tri-、およびdac糖）を放出するエンドライティック酵素です。α-1,3-グルカンは自然条件下では不溶性であるため、酵素加水分解の効率は低く、AGL-KAによって1％グルカンから放出された糖が5 mmしか放出されませんでした。加水分解効率を改善するために、α-1,3-グルカンを1 M NaOHによって可溶化し、アルカリ溶存グルカンを約PH 8に調整しました。その結果、グルカンは可溶化状態を維持しました。このアルカリ前処理α-1,3-グルカン（1％）をAGL-KA（0.64 nmol/ml）で加水分解し、約11.6 mmの還元糖を240分間の反応で放出しました。0.016、0.032、および0.13 nmol/mL酵素が添加された場合、それぞれ砂糖の減少がそれぞれ約5.1、7.5、および9.8 mmに達し、0.016および0.032 nmol/mL酵素を含む反応混合物が徐々に曇りになりました。私たちの発見は、α-1,3-グルカンがその可溶化状態を維持できず、徐々に不溶性になることを示唆しています。グルカン加水分解（2％）のAGL-KA（AGLΔDCD-UCD）からのα-1,3-グルカン結合ドメインの欠失酵素の場合、AGLΔDCD-UCDによって放出される糖濃度の減少は、AGL-KAとほぼ同じでした。これらの発見は、アルカリ前処理されたα-1,3-グルカンが短期間に可溶性状態を維持し、グルカンがα-1,3-グルカン結合ドメインのないα-1,3-グルカナーゼによっても効率的に加水分解されることを示唆しています。

Nigero-oligosaccharides are α-1,3-linked oligomers of glucose. Glycoside hydrolase 87 type α-1,3-glucanase Agl-KA from Bacillus circulans KA304 is an endo-lytic enzyme that releases nigero-oligosaccharides (tetra-, tri-, and di-saccharide) from α-1,3-glucan. α-1,3-Glucan is insoluble under natural conditions, thus the efficiency of enzymatic hydrolysis is low and only 5 mM of reducing sugars were released from 1% glucan by Agl-KA. To improve hydrolytic efficiency, α-1,3-glucan was solubilized by 1 M NaOH and alkaline-solubilized glucan was adjusted to approximately pH 8. As a result, glucan maintained a solubilized state. This alkaline-pretreated α-1,3-glucan (1%) was hydrolyzed by Agl-KA (0.64 nmol/mL) and approximately 11.6 mM of reducing sugars were released at 240 min of reaction. When 0.016, 0.032, and 0.13 nmol/mL enzyme were added, reducing sugar reached approximately 5.1, 7.5, and 9.8 mM, respectively, and reaction mixtures containing 0.016 and 0.032 nmol/mL enzyme gradually became cloudy. Our findings suggest α-1,3-glucan cannot maintain its solubilized state and gradually becomes insoluble. For deletion enzyme of α-1,3-glucan binding domains from Agl-KA (AglΔDCD-UCD) on glucan hydrolysis (2%), reducing sugar concentrations released by AglΔDCD-UCD were almost the same as Agl-KA. These findings suggest that alkaline-pretreated α-1,3-glucan maintains a soluble state during a short time period and that glucan is efficiently hydrolyzed even by α-1,3-glucanase without α-1,3-glucan binding domains.