FR2706906A1 - Alcohol dehydrogenase, microorganism producing it and its uses - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention a pour objet une alcool-The subject of the present invention is an alcohol-
déshydrogénase thermostable ainsi qu'une souche de thermostable dehydrogenase as well as a strain of
microorganisme la produisant.microorganism producing it.
Elle est en outre relative à des utilisations de cet enzyme. Les alcool-déshydrogénases (ADH) catalysent la réaction d'oxydation d'un alcool en aldéhyde ainsi que la réduction d'un aldéhyde en alcool. Elles sont également capables de réduire des cétones. En général, elles ne possèdent pas de spécificité stricte et peuvent réagir avec des alcools It further relates to uses of this enzyme. Alcohol dehydrogenases (ADH) catalyze the oxidation reaction of an alcohol to an aldehyde as well as the reduction of an aldehyde to alcohol. They are also able to reduce ketones. In general, they do not have strict specificity and can react with alcohols
linéaires, à chaîne aliphatique ramifiée, aromatiques. linear, branched aliphatic chain, aromatic.
Cependant, certaines ADH présentent une spécificité pour les However, some DHAs have specificity for
alcools primaires ou secondaires.primary or secondary alcohols.
Les ADH nécessitent un cofacteur qui peut être NAD+/NADH, H+ ou NADP+ /NADPH,H+ ou NADP+/NADPH,H+ ainsi que des analogues. L'activité et la structure peuvent dépendre de ADHs require a cofactor which can be NAD + / NADH, H + or NADP + / NADPH, H + or NADP + / NADPH, H + as well as analogs. Activity and structure may depend on
la présence de Zn2+.the presence of Zn2 +.
Les applications potentielles des ADH dans l'industrie sont nombreuses: synthèse stéréospécifique, synthèse d'arômes aldéhydes ou éthers utilisés dans l'agro-alimentaire, The potential applications of ADH in industry are numerous: stereospecific synthesis, synthesis of aldehyde or ethers aromas used in the food industry,
les cosmétiques et synthèse de précurseurs divers. cosmetics and synthesis of various precursors.
L'utilisation des enzymes mésophiles est limitée par une spécificité relativement étroite, une instabilité thermique et The use of mesophilic enzymes is limited by relatively narrow specificity, thermal instability and
une fragilité vis-à-vis des solvants organiques. brittleness towards organic solvents.
Des ADH ont été isolées de différentes sources: plantes, tissus d'animaux, micro-organismes. Deux ADH thermostables, l'ADH de Thermoanaerobium brockii et celle de DHAs have been isolated from different sources: plants, animal tissues, microorganisms. Two thermostable DHAs, the DHA of Thermoanaerobium brockii and that of
Sulfolobus solfataricus, ont été étudiées. Sulfolobus solfataricus, have been studied.
L'ADH de Thermoanaerobium brockii est NADP dépendante et a été décrite à l'origine par Lamed et Zeikus (1981,Biochem J. 195 (2), 183-190). Les extraits cellulaires de T. brockii contiennent en fait deux activités ADH: l'une dépendante du NAD, peu active et instable à l'oxygène, l'autre The ADH of Thermoanaerobium brockii is NADP dependent and was originally described by Lamed and Zeikus (1981, Biochem J. 195 (2), 183-190). The cellular extracts of T. brockii actually contain two ADH activities: one dependent on NAD, not very active and unstable with oxygen, the other
dépendante du NADP.dependent on NADP.
Lamed et Zeikus ( 1981-Bîochem J., 195(2),183-190) ainsi que Al-Kassim et Tasi ( 1990-Biochem. Cell. Biol., 68, 907-913) ont purifié et caractérisé cet enzyme. Il est actif sur les alcools primaires linéaires ( activité maximale pour le butanol), les alcools primaires non linéaires, les alcools secondaires cycliques, les aldéhydes et les cétones. Il est plus actif sur les alcools secondaires et agit selon un Lamed and Zeikus (1981-Bîochem J., 195 (2), 183-190) as well as Al-Kassim and Tasi (1990-Biochem. Cell. Biol., 68, 907-913) have purified and characterized this enzyme. It is active on linear primary alcohols (maximum activity for butanol), non-linear primary alcohols, cyclic secondary alcohols, aldehydes and ketones. It is more active on secondary alcohols and acts according to a
mécanisme bi-ordonné avec NADP+ comme premier réactant. bi-ordered mechanism with NADP + as the first reactant.
Il réduit les cétones aliphatiques acycliques asymétriquement, en produisant un composé chiral optiquement It reduces asymmetrically acyclic aliphatic ketones, producing an optically chiral compound
pur ( Keinan et al., 1980,J. Am. Chem. Society, 108, 162- pure (Keinan et al., 1980, J. Am. Chem. Society, 108, 162-
169).169).
Lamed et al ( 1981, Enzyme Microb. Technol., 3, 144- Lamed et al (1981, Enzyme Microb. Technol., 3, 144-
148) ont étudié les propriétés permettant d'envisager des applications pour cet enzyme: réduction énantiosélective, régénération de NADPH, immobilisation, stabilité en solvant organique. Rella et al. ( 1987 Eur. J. Biochem., 167, 475-479) ont décrit l'ADH de l'Archaebactérie Sulfolobus solfataricus. Cet enzyme a une spécificité de substrat large qui inclut les alcools primaires et ramifiés, les alcools secondaires linéaires et cycliques ainsi que l'anisaldéhyde. Il est 148) studied the properties making it possible to envisage applications for this enzyme: enantioselective reduction, regeneration of NADPH, immobilization, stability in organic solvent. Rella et al. (1987 Eur. J. Biochem., 167, 475-479) described the DHA of the Archaebacterium Sulfolobus solfataricus. This enzyme has a broad substrate specificity which includes primary and branched alcohols, linear and cyclic secondary alcohols as well as anisaldehyde. It is
spécifique du NAD.specific to NAD.
Il a été étudié pour la régénération des cofacteurs (Guagliardi et al., 1991, Biotech. Appl. Biochem., 13,25-35) It has been studied for the regeneration of cofactors (Guagliardi et al., 1991, Biotech. Appl. Biochem., 13,25-35)
et pour la synthèse d'aldéhydes odorants en réacteurs solide- and for the synthesis of odorous aldehydes in solid reactors-
gaz. Les propriétés des enzymes thermostables permettent de les utiliser dans des conditions industrielles dans lesquelles gas. The properties of thermostable enzymes allow them to be used under industrial conditions in which
des enzymes normaux ne pourraient être utilisés. normal enzymes could not be used.
Ainsi l'utilisation de températures importantes permet d'améliorer les transferts de masse par augmentation de la solubilité et de la diffusion, de diminuer la viscosité des milieux et donc de pouvoir travailler en présence de concentrations importantes de substrats, de diminuer les risques de contamination, d'augmenter les rendements de conversion et d'utiliser des réacteurs solide-gaz, ce qui Thus the use of high temperatures makes it possible to improve mass transfers by increasing the solubility and the diffusion, to decrease the viscosity of the media and therefore to be able to work in the presence of high concentrations of substrates, to reduce the risks of contamination. , increase conversion yields and use solid-gas reactors, which
facilite la récupération des produits volatils. facilitates the recovery of volatile products.
Il ressort de l'analyse de l'état de la technique que, à la connaissance du demandeur, il n'existe que deux alcools déshydrogénase thermostables et que ces enzymes possèdent des sélectivités particulières ne les rendant utilisables que dans It appears from the analysis of the state of the art that, to the knowledge of the applicant, there are only two thermostable dehydrogenase alcohols and that these enzymes have specific selectivities making them usable only in
une gamme d'applications réduite.a reduced range of applications.
A la connaissance du demandeur, elles ne possèdent en particulier pas d'énantiosélectivité en ce qui concerne leurs To the knowledge of the applicant, they do not in particular have enantioselectivity with regard to their
activités oxydatives.oxidative activities.
Le demandeur s'est donc attaché à la recherche d'un enzyme présentant une stabilité importante à haute température, un large spectre d'action sur différents The applicant therefore set out to find an enzyme with significant stability at high temperature, a broad spectrum of action on different
substrats et une énantiosélectivité. substrates and enantioselectivity.
Le demandeur a trouvé de manière surprenante qu'un enzyme produit par une souche de microorganismes thermophiles répond à ses. critères. Il a d'autre part montré que cet The Applicant has surprisingly found that an enzyme produced by a strain of thermophilic microorganisms responds to its. criteria. He also showed that this
enzyme pouvait être produit par ce microorganisme. enzyme could be produced by this microorganism.
La présente invention a donc pour objet une alcool déshydrogénase thermostable et thermophile caractérisée en ce qu'elle présente une activité oxydative énantiosélective. Un tel enzyme peut présenter un poids isoélectrique d'environ The present invention therefore relates to a thermostable and thermophilic alcohol dehydrogenase characterized in that it has an enantioselective oxidative activity. Such an enzyme can have an isoelectric weight of approximately
4,5. Il a avantageusement une activité optimale à pH 8,3. 4.5. It advantageously has an optimal activity at pH 8.3.
Préférentiellement, un tel enzyme présente une masse Preferably, such an enzyme has a mass
de l'ordre de 80 kD.of the order of 80 kD.
Il peut être activé par NaCl et être inhibé de manière séparée par le benzaldéhyde, CuSO4, le Sodium Dodécyl Sulfate It can be activated by NaCl and be inhibited separately by benzaldehyde, CuSO4, Sodium Dodecyl Sulfate
(SDS), ZnC12, et i'EDTA..(SDS), ZnC12, and i'EDTA ..
Préférentiellement, un tel enzyme utilise du NADP+ Preferably, such an enzyme uses NADP +
comme co-facteur.as a co-factor.
Avantageusement, cet enzyme est spécifique des alcools primaires non ramifiés. Il peut présenter une activité Advantageously, this enzyme is specific for unbranched primary alcohols. He can present an activity
aldéhyde réductase thermostable.thermostable aldehyde reductase.
La présente invention a également pour objet un The present invention also relates to a
microorganisme produisant un tel enzyme. microorganism producing such an enzyme.
Ce microorganisme appartient préférentiellement au règne des Archaebactéries. Il peut ainsi être la souche déposée auprès de la Collection Nationale de Culture des Microorganismes de This microorganism preferentially belongs to the reign of Archaebacteria. It can thus be the strain deposited with the National Collection of Culture of Microorganisms of
l'Institut Pasteur sous le N'I-1319. the Pasteur Institute under the N'I-1319.
La souche 1-1319 a été obtenue à partir de fragments de sulfures polymétalliques provenant d'un édifice hydrothermal actif. D'après les observations réalisées en microscopie électronique à balayage, les cellules sont des sphères irrégulières de 0,8 à 1,2 pm de diamètre. Aucun flagelle ou pili n'a été observé; aucune mobilité n'a été visualisée sur The strain 1-1319 was obtained from fragments of polymetallic sulphides originating from an active hydrothermal structure. According to observations made by scanning electron microscopy, the cells are irregular spheres 0.8 to 1.2 μm in diameter. No flagella or pili were observed; no mobility was seen on
des états frais, au microscope optique. fresh conditions, under an optical microscope.
Résistant aux antibiotiques tels que la vancomycine, la pénicilline, la kanamycine, la streptomycine, la rifampicine et le chloramphénicol, cette souche fait partie du règne des Resistant to antibiotics such as vancomycin, penicillin, kanamycin, streptomycin, rifampicin and chloramphenicol, this strain is part of the kingdom of
Archaebactéries. Elle est anaérobie stricte chimio- Archaebacteria. She is strict anaerobic chemo-
organohétérotrophe et utilise le soufre élémentaire comme accepteur d'électrons. Aucune croissance n'a été détectée en autotrophie sur H2/C02. 1-1319 se développe peu en absence de soufre. Bien que sa croissance soit plus élevée sur des milieux complexes et un mélange de 20 acides aminés, la souche peut utiliser des substrats simples ( glucose, pyruvate). Quelques caractéristiques physiologiques ont été déterminées. Ainsi, la souche se développe dans une gamme de températures allant de 65'C à 100 'C avec une croissance maximale-& 80*C. Elle est capable de se développer dans une large gamme de pH compris entre 2,5 et 9,5. Le pH optimal pour sa croissance se situe entre 5,5 et 6,5. Cette souche se développe difficilement en l'absence de sels de mer; une croissance optimale est détectée pour une concentration en sels de mer de 30 g/l (l'eau de mer en contient 40 g/l). Elle organoheterotrophic and uses elemental sulfur as an electron acceptor. No growth was detected autotrophically on H2 / C02. 1-1319 develops little in the absence of sulfur. Although its growth is higher on complex media and a mixture of 20 amino acids, the strain can use simple substrates (glucose, pyruvate). Some physiological characteristics have been determined. Thus, the strain develops in a range of temperatures from 65'C to 100 'C with maximum growth - & 80 * C. It is able to grow in a wide range of pH between 2.5 and 9.5. The optimal pH for its growth is between 5.5 and 6.5. This strain is difficult to develop in the absence of sea salts; optimal growth is detected for a sea salt concentration of 30 g / l (sea water contains 40 g / l). She
est donc halophile modérée.is therefore moderate halophile.
Son ADN présente une proportion de bases guanine et cytosine ( % G + C) de 58 % environ. La présente invention a d'autre part pour objet les produits issus de ces microorganismes, tels que les enzymes thermostables et en particulier les enzymes vitaux de la Its DNA has a proportion of guanine and cytosine bases (% G + C) of around 58%. The present invention further relates to the products derived from these microorganisms, such as thermostable enzymes and in particular the vital enzymes of the
machinerie cellulaire ( polymérases, ligases.....). cellular machinery (polymerases, ligases .....).
Un autre objet de la présente invention est Another object of the present invention is
l'utilisation des enzymes ou des microorganismes décrits ci- the use of the enzymes or microorganisms described above
dessus pour la préparation d'alcools, d'aldéhydes, ou de cétones. L'alcool déshydrogénase objet de la présente invention peut être obtenu par toute méthode de préparation connue par l'homme du métier et en particulier par chromatographie, sur colonne d'échangeuse d'ions, d'extraits bruts des microorganismes la produisant, ce qui permet la purification above for the preparation of alcohols, aldehydes, or ketones. The alcohol dehydrogenase which is the subject of the present invention can be obtained by any method of preparation known to those skilled in the art and in particular by chromatography, on an ion exchange column, of crude extracts of the microorganisms producing it, which allows purification
partielle de cet enzyme.partial of this enzyme.
Elle peut aussi être obtenue par des méthodes de génie génétique. La présente invention est illustrée sans pour autant être limitée par les exemples qui suivent, dans lesquels: - les figures 1A et lB représentent respectivement l'évolution des activités oxydatives et réductrices de l'enzyme ( en ordonnée) en fonction du pH ( en abscisse) dans différents tampons, à 70'C; - La figure 2 illustre l'évolution des activités oxydatives et réductrices (en ordonnée) en fonction de la It can also be obtained by genetic engineering methods. The present invention is illustrated without however being limited by the following examples, in which: FIGS. 1A and 1B respectively represent the evolution of the oxidative and reducing activities of the enzyme (on the ordinate) as a function of the pH (on the abscissa) ) in different buffers, at 70 ° C; - Figure 2 illustrates the evolution of oxidative and reducing activities (on the ordinate) as a function of
température ( en abscisse) à pH 7,5. temperature (abscissa) at pH 7.5.
- Les figures 3A et 3B représentent respectivement la résistance des activités alcool déshydrogénase et aldéhyde réductase de l'enzyme (en ordonnée) et en fonction du temps - Figures 3A and 3B respectively represent the resistance of the alcohol dehydrogenase and aldehyde reductase activities of the enzyme (on the ordinate) and as a function of time
d'incubation (en abscisse) à différentes températures. incubation (on the abscissa) at different temperatures.
- Les figures 4A et 4B représentent l'activité alcool déshydrogénase ( en ordonnée) en fonction de la concentration - Figures 4A and 4B represent the alcohol dehydrogenase activity (on the ordinate) as a function of the concentration
en NADP+ et en alcool benzylique (en abscisse). in NADP + and in benzyl alcohol (on the abscissa).
- Les figures 5A à 5E illustrent respectivement les effets du NaCi, du ZnC12, du CuSO4, de l'acide éthylène diamine tétracétique EDTA et du Sodium Dodécyl Sulfate (SDS) (concentrations en abscisse) sur l'activité de l'enzyme ( en ordonnée). - Les figures 6A, 6B et 6C sont des photographies de gels d'électrophorèse respectivement en condition native et en - Figures 5A to 5E respectively illustrate the effects of NaCi, ZnC12, CuSO4, ethylene diamine tetracetic acid EDTA and Sodium Dodecyl Sulfate (SDS) (concentrations on the abscissa) on the activity of the enzyme (in ordered). - Figures 6A, 6B and 6C are photographs of electrophoresis gels respectively in native condition and in
condition dénaturante.denaturing condition.
Les puits 1 et 2 de la figure 6A correspondent à l'extrait brut, le puits 3 à l'albumine, tandis que les puits 4, 5 et 8 de la figure 6B correspondent à des éluats de la colonne d'échangeuse d'ions et le puits 7 à un extrait brut Wells 1 and 2 in FIG. 6A correspond to the crude extract, well 3 with albumin, while wells 4, 5 and 8 in FIG. 6B correspond to eluates from the ion exchange column and well 7 to a crude extract
de la souche 1-1319.from strain 1-1319.
Sur la figure 6B, les puits 1 et 2 correspondent à des extraits bruts de la souche 1-1319, le puits 3 à l'éluat de la colonne d'échangeuse d'ions et le puits 4 est un marqueur de In FIG. 6B, wells 1 and 2 correspond to crude extracts of strain 1-1319, well 3 to the eluate from the ion exchange column and well 4 is a marker for
poids moléculaire.molecular weight.
EXEMPLES:EXAMPLES:
Matériels et Méthodes 1. Préparation pour les mesures d'activités enzymatiaues Les activités enzymatiques ont été mesurées sur des extraits bruts ( protéines intracellulaires) ou des Materials and Methods 1. Preparation for the measurements of enzymatic activities The enzymatic activities were measured on crude extracts (intracellular proteins) or
préparations partiellement purifiées. partially purified preparations.
1.1- Préparation des extraits bruts Les extraits bruts ont été préparés à partir de cultures microbiennes de volumes divers par centrifugation puis cassage du culot cellulaire aux ultrasons en présence de 1.1- Preparation of the crude extracts The crude extracts were prepared from microbial cultures of various volumes by centrifugation and then breaking of the cell pellet by ultrasound in the presence of
fluorure de phénylméthylsulfonyl (PMSF) et de Triton X100. phenylmethylsulfonyl fluoride (PMSF) and Triton X100.
1.2 Variation des pH avec la température Pour étudier l'évolution de l'activité en fonction de la température, il est nécessaire de connaître la variation des pH des tampons et si possible d'en choisir un qui soit 1.2 Variation in pH with temperature To study the evolution of activity as a function of temperature, it is necessary to know the variation in pH of the buffers and if possible to choose one that is
stable.stable.
L'ajustement des pH a été fait à température ambiante mais les cinétiques enzymatiques ont été réalisées à température élevée. On a donc estimé les valeurs réelles des pH à cette température. Les pH des tampons citrate-phosphate et phosphate ne varient pas avec la température ( testé entre et 70 C). Par contre, le pH du tampon KCl/acide borique/NaOH 100 mM ajusté à 8,65 à 25'C, perd 0,031 unités tous les 5'C jusqu'à 70'C. Le tampon Tris/HC1 100 mM ajusté à The pH was adjusted at room temperature but the enzymatic kinetics were carried out at elevated temperature. We therefore estimated the actual pH values at this temperature. The pHs of the citrate-phosphate and phosphate buffers do not vary with the temperature (tested between and 70 C). On the other hand, the pH of the 100 mM KCl / boric acid / NaOH buffer adjusted to 8.65 at 25 ° C., loses 0.031 units every 5 ° C. up to 70 ° C. The 100 mM Tris / HC1 buffer adjusted to
8,94 à 25'C perd 0,107 unités pH tous les 5 C. 8.94 at 25'C loses 0.107 pH units every 5 C.
2. Mesure de l'activité alcool-déshydrogénase L'activité alcooldéshydrogénase (ADH) est facilement réversible et peut donc être mesurée selon les deux réactions suivantes: alcool + co-enzyme oxydé - aldéhyde + co-enzyme réduit On a utilisé les co-enzymes NAD+ et NADP+ dont la forme 2. Measurement of the alcohol-dehydrogenase activity The alcohol-dehydrogenase (ADH) activity is easily reversible and can therefore be measured according to the following two reactions: alcohol + oxidized co-enzyme - aldehyde + reduced co-enzyme The co- NAD + and NADP + enzymes whose form
réduite est détectée à 340 nm.reduced is detected at 340 nm.
A haute température, le co-enzyme réduit se dégrade très rapidement et il est impossible de déterminer le coefficient d'extinction molaire à température élevée. Il a At high temperature, the reduced co-enzyme degrades very quickly and it is impossible to determine the molar extinction coefficient at high temperature. He has
donc été mesuré à température ambiante. therefore been measured at room temperature.
3. Mesure de la thermostabilité La thermostabilité enzymatique a été déterminée par la mesure de l'activité résiduelle après incubation de l'échantillon à haute température. Pour cela, la solution enzymatique a été répartie en petits volumes dans des ampoules à lyophiliser de 1 ou 2 ml qui ont été scellées avant incubation. A chaque prélèvement l'ampoule est sortie du bain, plongée dans la glace afin d'arrêter la dénaturation, 3. Measurement of thermostability The enzymatic thermostability was determined by measuring the residual activity after incubation of the sample at high temperature. For this, the enzymatic solution was distributed in small volumes in ampoules of lyophilization of 1 or 2 ml which were sealed before incubation. Each time the vial is taken out of the bath, immersed in ice to stop the denaturation,
puis immédiatement congelée.then immediately frozen.
Lorsque la thermodénaturation est modélisable par une cinétique du premier ordre pendant les premières minutes, le temps de demi-vie ( tl/2) ou temps au bout duquel il reste 50 % de l'activité initiale est déterminé en fonction du modèle suivant: A = Ao ekt et ti/2=(Ln 2)/k o A est l'activité résiduelle au temps t Ao est l'activité initiale When thermodenaturation can be modeled by first order kinetics during the first minutes, the half-life time (tl / 2) or time after which 50% of the initial activity remains is determined according to the following model: A = Ao ekt and ti / 2 = (Ln 2) / ko A is the residual activity at time t Ao is the initial activity
k est la constante de vitesse de dénaturation. k is the denaturation rate constant.
4. Purification.4. Purification.
Toutes les étapes de purification sont effectuées à 4-C. Le matériel utilisé ( Pharmacia) est un système de All purification steps are carried out at 4-C. The material used (Pharmacia) is a system of
chromatographie standard.standard chromatography.
4.1 - Filtration sur gel La colonne ( 2,6 x 70 cm) a été remplie par du gel Séphacryl S300 ( Pharmacia). Les protéines étalon proviennent 4.1 - Gel filtration The column (2.6 x 70 cm) was filled with Sephacryl S300 gel (Pharmacia). Standard proteins come from
de kits de calibration de Pharmacia et de Touzart et Matignon. of Pharmacia and Touzart and Matignon calibration kits.
4.2 - Colonne échanceuse d'ions La colonne a été remplie par du gel DEAE Sépharose CL6B de Pharmacia ( 2,6 x 36 cm), équilibrée avec du tampon phosphate 100 mM pH 7,5 et éluée avec ce même tampon contenant 4.2 - Ion exchange column The column was filled with DEAE Sepharose CL6B gel from Pharmacia (2.6 x 36 cm), equilibrated with 100 mM phosphate buffer pH 7.5 and eluted with this same buffer containing
des concentrations croissantes de NaCl. increasing concentrations of NaCl.
Chaque chromatographie a été suivie par détection de l'activité enzymatique dans les fractions collectées lors de 1'élution. Pour cela, chaque puits d'une microplaque a été rempli par 250p1 de substrat et 10 ou 20 p1 de la fraction étudiée. Les microplaques ont été incubées 20 minutes à 70'C puis lues sur un lecteur de plaque. L'activité enzymatique a été exprimée en unités arbitraires (UA). La concentration protéique dans chaque fraction a été évaluée par mesure de Each chromatography was followed by detection of the enzymatic activity in the fractions collected during the elution. For this, each well of a microplate was filled with 250 μl of substrate and 10 or 20 μl of the fraction studied. The microplates were incubated for 20 minutes at 70 ° C. and then read on a plate reader. The enzymatic activity was expressed in arbitrary units (AU). The protein concentration in each fraction was evaluated by measuring
l'absorbance à 280 nm dans des cuves en quartz. absorbance at 280 nm in quartz tanks.
A chaque étape, le taux de purification et le rendement ont été évalués en dosant la concentration protéique ainsi que At each step, the purification rate and the yield were evaluated by measuring the protein concentration as well as
l'activité enzymatique sur les fractions récupérées. the enzymatic activity on the recovered fractions.
Des électrophorèses ont permis de visualiser la Electrophoresis made it possible to visualize the
progression de la purification.progress of purification.
5. Méthodes de dosage des protéines Les dosages de protéines ont été effectués selon deux méthodes différentes en fonction de la gamme de sensibilité désirée: - Méthode de Lowry ( Lowry et al., 1952 J. Biol. Chem.,265-275) pour une gamme de concentrations protéiques 5. Protein assay methods Protein assays were carried out according to two different methods depending on the desired sensitivity range: - Lowry method (Lowry et al., 1952 J. Biol. Chem., 265-275) for a range of protein concentrations
comprises entre O,O1 et O,1 g 1-1.between O, O1 and O, 1 g 1-1.
- Microdosage de Bradford ( Bradford, 1976,Analytic Biochem., 72,248- 254) pour une gamme de concentrations - Bradford microdosage (Bradford, 1976, Analytic Biochem., 72,248-254) for a range of concentrations
protéiques comprises entre 1 et 25 mg 1-1. proteins between 1 and 25 mg 1-1.
6. Analyses électrophorétiques Les électrophorèses ont été effectuées en chambre froide (4'C) dans des cuves pour électrophorèses verticales de deux dimensions différentes (Bio-Rad). Les gels après révélation des protéines ont été séchés sous vide à 80'C 6. Electrophoretic analyzes The electrophoreses were carried out in a cold room (4'C) in tanks for vertical electrophoresis of two different dimensions (Bio-Rad). The gels after revelation of the proteins were dried under vacuum at 80 ° C.
pendant 1 heure.for 1 hour.
6.1- Préparation des gels et échantillons Les compositions des gels et des tampons sont 6.1- Preparation of gels and samples The compositions of the gels and buffers are
mentionnées en annexe 3.mentioned in appendix 3.
Avant dépôt, l'échantillon a été préparé en ajoutant un demi-volume de tampon d'échantillon à la solution protéique. La migration a été réalisée à 100 V dans le gel Before deposition, the sample was prepared by adding half a volume of sample buffer to the protein solution. The migration was carried out at 100 V in the gel
d'alignement et 180 V dans le gel de séparation. alignment and 180 V in the separation gel.
Des gels précoulés en gradient d'acrylamide 4-20 % ont Pre-molded gels in 4-20% acrylamide gradient have
également été utilisés (Bio-Rad). also been used (Bio-Rad).
6.2 Révélation: coloration des protéines Dès que le front de migration du colorant est parvenu à l'extrémité du gel, la migration a été arrêtée et le gel 6.2 Revelation: staining of proteins As soon as the migration front of the dye reached the end of the gel, the migration was stopped and the gel
coloré au bleu de Coomassie pendant une heure puis décoloré. colored with Coomassie blue for one hour then discolored.
Solution de coloration: Solution de décoloration Bleu de Coomassie O,1 % Méthanol 30% Méthanol 50 % Acide acétique 10 % Acide acétique 10 % Eau 60 % Eau 40 % 6.3- Révélation de l'activité alcool déshydroqénase L'activité ADE a été détectée directement sur le gel par précipitation de colorant formazan insoluble: - préparation d'un mélange alcool ( 50mM)-co-enzyme (lmM) dans 150 ml de tampon - incubation du gel dans ce mélange pendant une heure à "C - élimination du mélange réactionnel avant d'ajouter Coloring solution: Coomassie Blue bleaching solution O, 1% Methanol 30% Methanol 50% Acetic acid 10% Acetic acid 10% Water 60% Water 40% 6.3- Revelation of alcohol dehydrozenase activity ADE activity has been detected directly on the gel by precipitation of insoluble formazan dye: - preparation of an alcohol (50mM) -coenzyme (lmM) mixture in 150 ml of buffer - incubation of the gel in this mixture for one hour at "C" - elimination of the mixture reactive before adding
une solution contenant 0,25 mg m-1 de MTT ( bromure de 3-[4,5- a solution containing 0.25 mg m-1 of MTT (bromide of 3- [4,5-
diméthylthiazol-2-yl]-2,5-diphényltétrazolium bromure) et 0,05 mg ml-1 de PMS ( phénazine méthosulfate) - incubation à 60'C pendant exactement 15 minutes puis rinçage du gel à l'eau. Les bandes actives apparaissent violettes. 6.4 - ElectroDhorèses dénaturantes Ces électrophorèses ont été effectuées en suivant la méthode de Laemmli ( 1970,Nature, 227,680-685) sur des gels précoulés et commercialisés par Touzart et Matignon à 10 % T. Les échantillons ont été préparés et dénaturés selon la méthode préconisée par SIGMA pour les marqueurs de poids moléculaires MS-SDS-200: ovalbumine (45000), albumine bovine (66000), phosphorylase B (97400), 3-galactosidase ( 116000), dimethylthiazol-2-yl] -2,5-diphenyltetrazolium bromide) and 0.05 mg ml-1 of PMS (phenazine methosulfate) - incubation at 60 ° C for exactly 15 minutes then rinsing of the gel with water. The active bands appear purple. 6.4 - Denaturing electroDhoreses These electrophoreses were carried out using the Laemmli method (1970, Nature, 227,680-685) on pre-molded gels sold by Touzart and Matignon at 10% T. The samples were prepared and denatured according to the recommended method by SIGMA for the molecular weight markers MS-SDS-200: ovalbumin (45000), bovine albumin (66000), phosphorylase B (97400), 3-galactosidase (116000),
myosine ( 205000).myosin (205000).
Les gels ont été colorés comme les gels natifs au bleu The gels have been colored like native blue gels
de Coomassie puis décolorés et séchés de la même façon. of Coomassie then discolored and dried in the same way.
ANNEXE 1ANNEX 1
Composition des milieux de culture Milieu 2216S (2S) ( Belkin et Jannasch, 1985,Arch.Microbiol., 141, 181-186) Extrait de levure 0,5 g Peptone 1 g Sels de mer 30 g Soufre 5 g Acide -2-[N- morpholino]éthane sulfonique il (MES) 3,09 g pour les pH 5, 5 Réazurine Eau distillée qsp 1000 Les pH ont été ajustés à température ambiante. Les milieux en anaérobiose ont été réduits par addition de Na2S stérile & 2,5 % en enceinte anaérobie après tendalisation ( 2 fois 30 minutes à 100 C) s'ils contenaient du soufre élémentaire ou stérilisation (30 minutes à 1200C) dans le cas contraire. Composition of culture media Medium 2216S (2S) (Belkin and Jannasch, 1985, Arch. Microbiol., 141, 181-186) Yeast extract 0.5 g Peptone 1 g Sea salts 30 g Sulfur 5 g Acid -2- [N-morpholino] ethane sulfonic acid il (MES) 3.09 g for pH 5, 5 Réazurine Distilled water qs 1000 The pHs were adjusted to room temperature. The anaerobic media were reduced by adding sterile Na2S & 2.5% in an anaerobic enclosure after tendalisation (2 times 30 minutes at 100 C) if they contained elemental sulfur or sterilization (30 minutes at 1200C) otherwise .
ANNEXE 2APPENDIX 2
Calcul de l'activité alcool-déshvdrogénase L'activité enzymatique exprimée en nombre de pmol de co-enzyme ( ou substrat) réduit ou oxydé par minute et par unité de volume d'enzyme ( U ml-1) a été calculée par la formule suivante: Act = 16 DO x V/( E x Ve) o Act est l'activité exprimée en U ml-1 16 DOI est la valeur absolue de la variation de la densité optique obtenue par minute E est le coefficient d'extinction molaire du co-enzyme réduit V est le volume réactionnel total en ml Calculation of alcohol dehvdrogenase activity The enzymatic activity expressed in number of pmol of co-enzyme (or substrate) reduced or oxidized per minute and per unit volume of enzyme (U ml-1) was calculated by the formula following: Act = 16 DO x V / (E x Ve) o Act is the activity expressed in U ml-1 16 DOI is the absolute value of the variation in optical density obtained per minute E is the molar extinction coefficient of reduced co-enzyme V is the total reaction volume in ml
Ve est le volume de l'enzyme en ml.Ve is the volume of the enzyme in ml.
ANNEXE 3APPENDIX 3
Préparation des qels et des tampons d'électrophorèse - gel d'alignement ( 6% T): Solution d'acrylamide/bisacrylamide à ,8 % T et 2,6 % C 2 ml Tampon Tris HC1 0,5 M pH 6,8 2,5 ml Eau -1 5,3 ml Persulfate d'ammonium 100 g 1 0,1 ml N,N,N',N'-tétraméthylènediamine (TEMED) dilué au 1/2 0,01 ml - Gel de séparation ( 10 % T) Solution d'acrylamide/bisacrylamide à30,8 % T et 2,6 % C 20 ml Tampon Tris HC1 1,5 M pH 8,8 15 ml Eau 24 ml Persulfate d'ammonium 100 g 1-1 0,6 ml TEMED au 1/2 0,06 ml - Tampon d'échantillon: Tris HCl 0,5 M pH 6,8 2,5 ml Glycérol 2 ml Eau 3 ml Bleu de bromophénol 0, 1% - Tampon de migration: Tris 6 g Glycine 28,8 g Eau 1 1 Preparation of qels and electrophoresis buffers - alignment gel (6% T): Acrylide / bisacrylamide solution at, 8% T and 2.6% C 2 ml Tris HC1 buffer 0.5 M pH 6.8 2.5 ml Water -1 5.3 ml Ammonium persulfate 100 g 1 0.1 ml N, N, N ', N'-tetramethylenediamine (TEMED) diluted to 1/2 0.01 ml - Separation gel ( 10% T) 30.8% T and 2.6% C acrylamide / bisacrylamide solution 20 ml Tris HC1 buffer 1.5 M pH 8.8 15 ml Water 24 ml Ammonium persulfate 100 g 1-1 0, 6 ml 1/2 TEMED 0.06 ml - Sample buffer: Tris HCl 0.5 M pH 6.8 2.5 ml Glycerol 2 ml Water 3 ml Bromophenol blue 0, 1% - Migration buffer: Tris 6 g Wisteria 28.8 g Water 1 1
EXEMPLE 1 - Caractérisation de l'activité enzymatique alcool- EXAMPLE 1 Characterization of the alcoholic enzyme activity
déshydroaénase en oxydation et réduction. dehydroaenase in oxidation and reduction.
Les caractéristiques enzymatiques et physico-chimiques de l'alcooldéshydrogénase de la souche 1-1319 ont été déterminées dans l'extrait brut. Celui-ci a été obtenu à partir de 7,5 1 de culture. Il contient 2,404 g/l de The enzymatic and physicochemical characteristics of the alcooldéshydrogénase of the strain 1-1319 were determined in the crude extract. This was obtained from 7.5 l of culture. It contains 2.404 g / l of
protéines, concentration déterminée par le dosage de Lowry. proteins, concentration determined by the Lowry assay.
Les deux réactions-oxydation de l'alcool et réduction de Both reactions - oxidation of alcohol and reduction of
l'aldéhyde - ont été étudiées.aldehyde - have been studied.
Sauf exceptions, l'alcool utilisé en tant que substrat est l'alcool benzylique, moins volatil que l'éthanol, à une concentration finale dans le milieu réactionnel de 40 mM; l'aldéhyde utilisé est le benzaldéhyde à 10 mM; les co-enzynmes With few exceptions, the alcohol used as substrate is benzyl alcohol, less volatile than ethanol, at a final concentration in the reaction medium of 40 mM; the aldehyde used is 10 mM benzaldehyde; co-enzymes
sont NADP+ à 1 mM et NADPH à 0,6 mM en concentration finale. are NADP + at 1 mM and NADPH at 0.6 mM in final concentration.
1. Effets du PH et de la température sur la vitesse de 1. Effects of PH and temperature on the speed of
réaction.reaction.
Le pH optimal pour la vitesse de réaction à 70*C est de 8,3 dans le tampon KCl/Borate / NaOH 100 mM ( pH ajusté à 8,6 température ambiante). La vitesse d'oxydation est équivalente dans le tampon phosphate et dans le tampon Tris HC1. Elle est plus élevée dans ces tampons que dans le tampon KC1/Borate/NaOH, à des valeurs identiques de pH, à 70'C The optimal pH for the reaction rate at 70 ° C. is 8.3 in the 100 mM KCl / Borate / NaOH buffer (pH adjusted to 8.6 room temperature). The oxidation rate is equivalent in the phosphate buffer and in the Tris HC1 buffer. It is higher in these buffers than in the KC1 / Borate / NaOH buffer, at identical pH values, at 70 ° C.
(figures 1A et lB).(Figures 1A and 1B).
La vitesse de réaction a été étudiée en fonction de la température dans le tampon phosphate pH 7,5 afin de se libérer des variations de pH du tampon avec la température. La température maximale étudiée a été de 90'C, le co-enzyme étant très instable à haute température. Les deux activités, alcool-déshydrogénase et aldéhyde-réductase, sont maximales à 75'C ( figure 2). La courbe tracée selon l'équation d'Arrhénius représentant le logarithme de l'activité en fonction de l'inverse de la température absolue a permis de calculer les énergies d'activation à pH 7,5: l'énergie d'activation de l'activité oxydante est de 66,7 KJ mol-1 et celle de l'activité réductrice est de 48,1 KJ mol-1 2. Thermostabilité La résistance de l'enzyme à la dénaturation thermique a été déterminée par incubation dans le tampon phosphate & pH 7,5 ( figures 3A et 3B). L'activité réductase est plus thermostable que l'activité déshydrogénase. Les courbes de dénaturation obtenues sont modélisables par une cinétique de réaction d'ordre i et on a déterminé les temps de demi-vie aux The reaction rate was studied as a function of the temperature in the phosphate buffer pH 7.5 in order to free itself from variations in pH of the buffer with temperature. The maximum temperature studied was 90 ° C, the co-enzyme being very unstable at high temperature. The two activities, alcohol dehydrogenase and aldehyde reductase, are maximum at 75 ° C (Figure 2). The curve drawn according to the Arrhenius equation representing the logarithm of the activity as a function of the inverse of the absolute temperature made it possible to calculate the activation energies at pH 7.5: the activation energy of l oxidative activity is 66.7 KJ mol-1 and that of the reducing activity is 48.1 KJ mol-1 2. Thermostability The resistance of the enzyme to thermal denaturation was determined by incubation in phosphate buffer & pH 7.5 (Figures 3A and 3B). Reductase activity is more thermostable than dehydrogenase activity. The denaturation curves obtained can be modeled by reaction kinetics of order i and the half-life times have been determined at
différentes températures testées. different temperatures tested.
Pour l'activité déshydrogénase, les temps de demi-vie sont respectivement de 87 minutes, 56 minutes, 36 minutes et 7 minutes à 52'C, 62'C, 69'C, et 83,5 C. Pour l'activité réductase, à 69'C et 83,5 C, les temps de demi-vie à ces températures sont respectivement de 6 h et For the dehydrogenase activity, the half-life times are respectively 87 minutes, 56 minutes, 36 minutes and 7 minutes at 52'C, 62'C, 69'C, and 83.5 C. For the reductase activity , at 69 ° C and 83.5 C, the half-life times at these temperatures are 6 h and
minutes.minutes.
A 52'C et 62'C, cette activité reste stable pendant 1 h 30. 3. Activité en fonction des concentrations des substrats L'étude de la variation de la vitesse de réaction de l'activité déshydrogénase a été effectuée en fonction de différentes concentrations en alcool benzylique et NADP+ à pH 7,5 dans le tampon phosphate à 100 mM ( figures 4A et 4B). Les cinétiques ont été effectuées à 75'C. 4. Effet d'effecteurs sur la vitesse d'oxydation de l'alcool. Des cinétiques enzymatiques en présence de différents additifs (NaCl, CuSO4, SDS, ZnC12, EDTA) ont été effectuées At 52 ° C. and 62 ° C., this activity remains stable for 1 h 30 min. 3. Activity as a function of the concentrations of the substrates The study of the variation of the reaction rate of the dehydrogenase activity was carried out according to different benzyl alcohol and NADP + concentrations at pH 7.5 in the 100 mM phosphate buffer (Figures 4A and 4B). The kinetics were carried out at 75 ° C. 4. Effect of effectors on the rate of alcohol oxidation. Enzymatic kinetics in the presence of different additives (NaCl, CuSO4, SDS, ZnC12, EDTA) were carried out
(figures 5A à 5E).(Figures 5A to 5E).
Toutes les substances testées inhibent l'activité à l'exception du chlorure de sodium pour lequel la vitesse de réaction est maximale pour une concentration de 0,2 M ( figure A). Cependant, les concentrations en NaCl supérieures à 1 M All the substances tested inhibit the activity except for sodium chloride for which the reaction rate is maximum for a concentration of 0.2 M (Figure A). However, NaCl concentrations above 1 M
inhibent l'activité.inhibit activity.
NaCl n'a pas été ajouté aux échantillons pour que leur force ionique ne soit pas trop élevée et ne gène pas la NaCl was not added to the samples so that their ionic strength was not too high and did not interfere with the
fixation de l'enzyme sur des colonnes de chromatographie. fixation of the enzyme on chromatography columns.
On a montré de plus que le benzaldéhyde inhibe Benzaldehyde has also been shown to inhibit
l'activité alcool-déshydrogénase. alcohol dehydrogenase activity.
EXEMPLE 2: Purification partielle de l'enzyme. EXAMPLE 2 Partial purification of the enzyme.
Par chromatographie sur colonne d'échange d'ions, DEAE Sepharose CL6B, on a procédé à une purification partielle de l'enzyme à partir d'un extrait brut provenant d'une culture de 27 litres. Lorsque la chromatographie est menée à pH 7,5 (tampon phosphate 100 mM), la protéine est éluée à une concentration de 0,25 M en NaCl. Après cette étape, le taux By ion exchange column chromatography, DEAE Sepharose CL6B, a partial purification of the enzyme was carried out from a crude extract from a 27 liter culture. When the chromatography is carried out at pH 7.5 (100 mM phosphate buffer), the protein is eluted at a concentration of 0.25 M in NaCl. After this step, the rate
de purification obtenu est de 2,5 et le rendement de 92 %. of purification obtained is 2.5 and the yield 92%.
C'est donc une étape de purification efficace sans perte It is therefore an efficient purification step without loss
d'activité importante.significant activity.
Les fractions actives récupérées ont ensuite été appliquées sur une colonne contenant un gel d'affinité sur lequel est greffé du bleu de Cibacron, substance présentant The active fractions recovered were then applied to a column containing an affinity gel onto which is grafted Cibacron blue, a substance having
une analogie de structure avec les co-enzymes NAD+ et NADP+. a structural analogy with the co-enzymes NAD + and NADP +.
Pour une raison inconnue la protéine ne s'est pas fixée sur For some unknown reason the protein did not bind to
cette colonne.this column.
Par contre, d'autres protéines ont été fixées puisque le taux de purification a augmenté: l'activité spécifique dans les fractions récupérées était 81 fois plus élevée que dans l'extrait brut initial. Cette préparation a été utilisée pour les études ultérieures. Elle contient 0,078 g 1-1 de protéines (Bradford) et 1,10 U ml-1. L'activité spécifique de l'alcool-déshydrogénase dans cette préparation est de 14,2 U On the other hand, other proteins were fixed since the purification rate increased: the specific activity in the recovered fractions was 81 times higher than in the initial crude extract. This preparation was used for further studies. It contains 0.078 g 1-1 of protein (Bradford) and 1.10 U ml-1. The specific activity of alcohol dehydrogenase in this preparation is 14.2 U
mg-1 (70'C, pH 7,5 tampon phosphate). mg-1 (70 ° C, pH 7.5 phosphate buffer).
A la suite de cette purification, on a effectué des électrophorèses en conditions natives (figure 6A) et dénaturantes ( figure 6B). La révélation au bleu de Coomassie sur deux gels ( une électrophorèse native et une électrophorèse dénaturante) montre que la préparation n'est pas pure et la révélation des bandes actives sur le mélange Following this purification, electrophoresis was carried out under native conditions (FIG. 6A) and denaturing conditions (FIG. 6B). The revelation with Coomassie blue on two gels (a native electrophoresis and a denaturing electrophoresis) shows that the preparation is not pure and the revelation of the active bands on the mixture
éthanol-NADP+ montre également la présence de quatre bandes. ethanol-NADP + also shows the presence of four bands.
Caractéristiques phvsico-chimiQues Par chromatofocalisation sur gel PBE94, on a déterminé le point isoélectrique de la protéine; il est de 4,5. Un seul pic de fractions actives a été identifié au cours de l'élution. Une filtration sur gel sur Sephacryl S300 a permis de déterminer que la taille de la protéine était d'environ 80000 daltons. Un seul pic d'activité dans les fractions récupérées Physico-chemical characteristics By chromatofocusing on PBE94 gel, the isoelectric point of the protein was determined; it is 4.5. A single peak of active fractions was identified during elution. Gel filtration on Sephacryl S300 determined that the protein size was around 80,000 daltons. A single peak of activity in the recovered fractions
lors de l'élution a été observe.during elution was observed.
EXEMPLE 3: Spécificités de substrats de l'enzyme purifié Les activités oxydatives et réductrices de l'enzyme ont été testées sur différents substrats en présence du co-enzyme NADP+ à lmM ou NADPH à 0,5 mM. Les résultats sont résumés dans les tableaux 1 et 2. Pour des raisons de solubilité, certains alcools ont été préparés à la concentration de 0,8 mM. Lorsque cela était possible, les activités ont été mesurées pour un EXAMPLE 3 Specificities of substrates of the purified enzyme The oxidative and reducing activities of the enzyme were tested on various substrates in the presence of the co-enzyme NADP + at 1 mM or NADPH at 0.5 mM. The results are summarized in Tables 1 and 2. For reasons of solubility, certain alcohols were prepared at the concentration of 0.8 mM. Where possible, activities were measured for a
substrat à 40 mM.40 mM substrate.
L'alcool-déshydrogénase de 1-i319 est plus active sur les alcools primaires que sur les alcools ramifiés. Il est vraisemblable que les activités détectées sur les alcools secondaires, le cyclohexanol, et le butanol tertiaire soient de l'ordre de la sensibilité du dosage et ne soient pas significatives Il convient de noter que l'activité augmente avec la longueur de la chaîne de l'alcool primaire The alcohol dehydrogenase of 1-i319 is more active on primary alcohols than on branched alcohols. It is likely that the activities detected on secondary alcohols, cyclohexanol, and tertiary butanol are of the order of the sensitivity of the assay and are not significant. It should be noted that the activity increases with the length of the chain. primary alcohol
L'activité sur les polyols tels que le glycérol est faible. The activity on polyols such as glycerol is low.
Enfin, cette alcool-déshydrogénase est énantio- Finally, this alcohol dehydrogenase is enantio-
sélective; en effet, elle est plus de dix fois active sur le selective; in fact, it is more than ten times active on the
géraniol que sur le nérol qui sont deux énantiomères. geraniol only on nerol which are two enantiomers.
On note également une forte activité sur l'alcool cinnamique. There is also a strong activity on cinnamic alcohol.
CONCLUSION:CONCLUSION:
L'enzyme selon l'invention présente des propriétés et des caractéristiques qui la distinguent des deux ADH The enzyme according to the invention has properties and characteristics which distinguish it from the two ADHs
thermostables déjà connues.thermostable already known.
Le tableau 3 résume ces différences. Table 3 summarizes these differences.
On notera en particulier que l'enzyme selon la présente invention a une large spécificité de substrats; elle est différente de celles des alcool-déshydrogénases de Sulfolobus It will be noted in particular that the enzyme according to the present invention has a broad specificity of substrates; it is different from those of Sulfolobus alcohol dehydrogenases
solfataricus ( Rella et al., 1987,Eur. J.Biochem. 167,475- solfataricus (Rella et al., 1987, Eur. J. Biochem. 167,475-
479),et de Thermoanaerobium brockii, deux autres alcool- 479), and Thermoanaerobium brockii, two other alcohol-
déshydrogénases thermostables.thermostable dehydrogenases.
L'alcool-déshydrogénase selon l'invention est spécifique du co-enzyme NADP+, tandis que celle de T. brockii ( notée TAADH) utilise NADP% ainsi que NAD+, même si elle préfère NADP+ et que celle de S. solfataricus ( notée SSADH) The alcohol dehydrogenase according to the invention is specific for the co-enzyme NADP +, while that of T. brockii (denoted TAADH) uses NADP% as well as NAD +, even if it prefers NADP + and that of S. solfataricus (denoted SSADH )
est spécifique du NAD+.is specific to NAD +.
Les trois enzymes ont une spécificité de substrats large:ils hydrolysent divers alcools primaires, secondaires, cycliques et divers polyols. TAADH préfère cependant les alcools secondaires tout comme SSADH. L'enzyme selon la présente invention se distingue car elle a une activité The three enzymes have a broad specificity of substrates: they hydrolyze various primary, secondary, cyclic alcohols and various polyols. TAADH however prefers secondary alcohols just like SSADH. The enzyme according to the present invention is distinguished because it has an activity
préférentielle sur les alcools primaires. preferential over primary alcohols.
Même si la spécificité pour les alcools primaires est très répandue parmi les ADH, l'enzyme selon l'invention présente l'avantage d'être thermostable. Les alcools aromatiques ainsi que les aldéhydes contenant un cycle sont de Even if the specificity for primary alcohols is very widespread among DHAs, the enzyme according to the invention has the advantage of being thermostable. Aromatic alcohols as well as ring-containing aldehydes are
très bons substrats pour cet enzyme. L'énantiosélectivité de l'enzyme selon l'invention very good substrates for this enzyme. The enantioselectivity of the enzyme according to the invention
apparaît en comparant l'hydrolyse du géraniol et du nérol. appears by comparing the hydrolysis of geraniol and nerol.
Cette caractéristique est particulièrement intéressante pour la synthèse stéréospécifique ( arômes pour les industries agro- alimentaire et cosmétique, applications en industrie pharmaceutique). En effet, deux énantiomères du même composé peuvent avoir des propriétés différentes et il est toujours This characteristic is particularly interesting for stereospecific synthesis (flavors for the food and cosmetic industries, applications in the pharmaceutical industry). Indeed, two enantiomers of the same compound may have different properties and it is always
difficile de séparer un mélange d'énantiomères. difficult to separate a mixture of enantiomers.
Sa thermostabilité conjuguée à son énantiosélectivité Its thermostability combined with its enantioselectivity
permet son utilisation dans des procédés industriels. allows its use in industrial processes.
TABLEAU.BOARD.
Activité oxvdative de l'enzyme selon l'invention Oxidative activity of the enzyme according to the invention
SUBSTRAT CONCENTRATION ACTIVITESUBSTRATE CONCENTRATION ACTIVITY
RELATIVERELATIVE
Ethanol 40 mM 100 Propanol 1 40 mM 139,1 Isopropanol 40 mM 1,8 Butanol 1 40 mM 152,9 Butanol 2 40 mM 6,2 Butanol tertiaire 40 mM 4,6 Pentanol 1 40 mM 232,6 Hexanol 1 40 mM 240,1 Cyclohexanol 40 mM 5,0 Alcool benzylique 40 mM 180,9 Glycérol 40 mM 4,4 D.sorbitol 40 mM 3,0 Ethylene glycol 40 mM 7,0 Propylène glycol 40 mM 14,2 1,3- propanediol 40 mM 20,4 Ethanol 0,8 mM 100 Alcool cinnamique 0,8 mM 749,0 Alcool furfurylique 0,8 mM 216,0 Géraniol 0,8 mM 780,0 Nérol 0,8 imM 66,7 Ethanol 40 mM 100 Propanol 1 40 mM 139.1 Isopropanol 40 mM 1.8 Butanol 1 40 mM 152.9 Butanol 2 40 mM 6.2 Tertiary butanol 40 mM 4.6 Pentanol 1 40 mM 232.6 Hexanol 1 40 mM 240 , 1 Cyclohexanol 40 mM 5.0 Benzyl alcohol 40 mM 180.9 Glycerol 40 mM 4.4 D. sorbitol 40 mM 3.0 Ethylene glycol 40 mM 7.0 Propylene glycol 40 mM 14.2 1.3- propanediol 40 mM 20.4 Ethanol 0.8 mM 100 Cinnamic alcohol 0.8 mM 749.0 Furfuryl alcohol 0.8 mM 216.0 Geraniol 0.8 mM 780.0 Nerol 0.8 imM 66.7
TABLEAU 2TABLE 2
Activité réductrice de l'enzyme selon l'invention Reducing activity of the enzyme according to the invention
SUBSTRAT CONCENTRATION ACTIVITESUBSTRATE CONCENTRATION ACTIVITY
RELATIVERELATIVE
Acétaldéhyde 0,8 mM 100,O Benzaldéhyde 0,8 mM 87,9 DL-Glycéraldéhyde 0, 8 mM 15,1 m-Anisaldéhyde 0,8 mM 61,8 p- Anisaldéhyde 0,8 mM 78,2 Laurinaldéhyde 0,8 mm 9,5 2-furaldéhyde 0,8 mM 107,8 Citral 0,8 mM 51,2 Acetaldehyde 0.8 mM 100, O Benzaldehyde 0.8 mM 87.9 DL-Glyceraldehyde 0.8 mM 15.1 m-Anisaldehyde 0.8 mM 61.8 p- Anisaldehyde 0.8 mM 78.2 Laurinaldehyde 0.8 mm 9.5 2-furaldehyde 0.8 mM 107.8 Citral 0.8 mM 51.2
TABLEAU 3TABLE 3
Comparaison de 1'ADH selon l'invention et de deux ADH thermostables Enzyme selon T'. brockl t S. solfatarleus l'invention l'invention poids moléc. (D) 150 000 70 000 80 000 sous- unités (D) 40 000 37 000 4o ooo 37 0OO tétramère dimère pli optimal 7,8 8. 5/7,5# 8,6 TC optimale ≥95C 75C Comparison of the ADH according to the invention and of two thermostable ADHs according to T '. brockl t S. solfatarleus the invention the invention molecular weight. (D) 150,000 70,000 80,000 subunits (D) 40,000 37,000 4o ooo 37 0OO tetramer dimer optimal fold 7.8 8. 5 / 7.5 # 8.6 TC optimal ≥95C 75C
PI 5.2 I1,5PI 5.2 I1.5
thermostabilité 20' 91-C, 20h 60'C, 5h 70C lh 62C ADII tl/2 et. 70' 65C 6h 69Créductase KM mM butanol 2 0,31 éthanol 0,26 acétaldéhyde 0,7 benzol 0,013 spécificité alc. 2nd alc. 2nd alc. lres prérère NADP+ NAD dépendante préfére NADP énantiosélective effecteurs Zn2+ et EDTA EDTA inhibe NaC1 active sans erfet Zn2* active Zn2+ inhibe remarques s'aggrège A forte concentration *: selon le substrat alcool benzylique/anisaldéhyde alc. 2nd = alcools secondaires alc. lrs = alcools primaires nI =point isoelectrique KM = constarts de Michaelis- Menten thermostability 20 '91-C, 20h 60'C, 5h 70C lh 62C ADII tl / 2 and. 70 '65C 6h 69 Creductase KM mM butanol 2 0.31 ethanol 0.26 acetaldehyde 0.7 benzol 0.013 specificity alc. 2nd alc. 2nd alc. their first NADP + dependent NAD prefers enantioselective NADP effector Zn2 + and EDTA EDTA inhibits NaC1 active without effect Zn2 * active Zn2 + inhibits remarks aggregates At high concentration *: depending on the substrate benzyl alcohol / anisaldehyde alc. 2nd = secondary alcohols alc. lrs = primary alcohols nI = isoelectric point KM = Michaelarts-Menten constarts
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FR2706906B1 (en) | 1995-12-08 |
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