RU2542486C1 - STRAIN OF Esherichia coli EX pQE30 BACTERIUM, PRODUCER OF ENDOXYLANASE OF Geobacillus stearothermophillus 22 BACTERIUM - Google Patents

STRAIN OF Esherichia coli EX pQE30 BACTERIUM, PRODUCER OF ENDOXYLANASE OF Geobacillus stearothermophillus 22 BACTERIUM Download PDF

Info

Publication number
RU2542486C1
RU2542486C1 RU2013142988/10A RU2013142988A RU2542486C1 RU 2542486 C1 RU2542486 C1 RU 2542486C1 RU 2013142988/10 A RU2013142988/10 A RU 2013142988/10A RU 2013142988 A RU2013142988 A RU 2013142988A RU 2542486 C1 RU2542486 C1 RU 2542486C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
strain
pqe30
endoxylanase
bacterium
xylanase
Prior art date
Application number
RU2013142988/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013142988A (en
Inventor
Алексей Сергеевич Розанов
Елизавета Вячеславовна Демидова
Татьяна Константиновна Малуп
Сергей Евгеньевич Пельтек
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук (ИЦиг СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук (ИЦиг СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук (ИЦиг СО РАН)
Priority to RU2013142988/10A priority Critical patent/RU2542486C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2542486C1 publication Critical patent/RU2542486C1/en
Publication of RU2013142988A publication Critical patent/RU2013142988A/en

Links

Images

Landscapes

  • Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
  • Enzymes And Modification Thereof (AREA)

Abstract

FIELD: biotechnologies.
SUBSTANCE: strain Esherichia coli EX pQE30 has been obtained by transformation of cells of E.coli XL1-blue bacterium with pQE30-endo-xylanase-lx1 plasmid developed on the basis of vector pQE30. The invention allows obtaining a strain that will produce endoxylanase with stability at the temperature of above 55°C.
EFFECT: possibility of using a strain as a part of complex ferment preparations for hydrolysis of plant biomass.
4 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к области биотехнологии и может быть использовано для получения эндоксиланазы (эндо-β-1,4-ксиланазы), применимой в технологических процессах ферментативного гидролиза растительной биомассы.The invention relates to the field of biotechnology and can be used to obtain endoxylanase (endo-β-1,4-xylanase), applicable in technological processes of enzymatic hydrolysis of plant biomass.

Эндоксиланазы (EC 3.2.1.8) относятся к обширному классу гликозид гидролаз - большому классу ферментов, осуществляющих широкий спектр реакций, включая расщепление целлюлозы и гемицеллюлозы до моносахаридов. В частности, ферменты класса ксиланаз катализируют распад ксилана до ксилоолигосахаридов. Биологической функцией эндоксиланазы является расщепление ксиланов по 1-4 бета-ксилозидазным связям.Endoxylanases (EC 3.2.1.8) belong to a wide class of glycoside hydrolases - a large class of enzymes that carry out a wide range of reactions, including the breakdown of cellulose and hemicellulose to monosaccharides. In particular, xylanase class enzymes catalyze the breakdown of xylan to xylo-oligosaccharides. The biological function of endoxylanase is the cleavage of xylans at 1-4 beta-xylosidase bonds.

В промышленности используются в основном целлюлазы грибного происхождения. Существуют и перспективные термостабильные экзоглюканазы, выделенные из геномов бактерий рода Clostridium. Экзоглюканазы клостридий наиболее активны при температурах 60-75°C и pH 5.0-6.5. Кристаллическая целлюлоза в растительной биомассе в значительной степени покрыта гемицеллюлозой и лигнином, в связи с чем для гидролиза растительной биомассы важно использование не только комплекса целлюлозолитических ферментов, но и ферментов, способных к деградации гемицеллюлозы. В работе Moraïs было показано значительное увеличение ферментативной активности комплекса эндоглюканазы и экзоглюканазы добавлением эндоксиланазы и экзоксиланазы по сравнению как со свободными ферментами, так и с отдельно собранными целлюлазным и ксиланазным комплексами [1].The industry mainly uses cellulase of fungal origin. There are also promising thermostable exoglucanases isolated from the genomes of bacteria of the genus Clostridium. Clostridium exoglucanases are most active at temperatures of 60-75 ° C and pH 5.0-6.5. Crystalline cellulose in plant biomass is largely coated with hemicellulose and lignin, and therefore, for the hydrolysis of plant biomass it is important to use not only a complex of cellulolytic enzymes, but also enzymes capable of degrading hemicellulose. Moraïs showed a significant increase in the enzymatic activity of the endoglucanase and exoglucanase complex by the addition of endoxylanase and exoxylanase compared to both free enzymes and separately assembled cellulase and xylanase complexes [1].

Известны коммерчески доступные препараты, содержащие комплекс целлюлаз: "ЦеллолюксА" производства ОАО Сиббиофарм на основе гриба Trichoderma reesei и Viscozyme L производства Novozyme на основе гриба Aspergillus sp. Недостатком обоих препаратов следует признать низкую эффективность гидролиза гемицеллюлозной компоненты растительной биомассы, что приводит к потере части целевого продукта.Commercially available preparations containing a complex of cellulases are known: "CelloluxA" manufactured by JSC Sibbiopharm based on the fungus Trichoderma reesei and Viscozyme L manufactured by Novozyme based on the fungus Aspergillus sp. The disadvantage of both drugs is the low efficiency of hydrolysis of the hemicellulose component of plant biomass, which leads to the loss of part of the target product.

Известен рекомбинантный штамм Aspergillus aculeatus, продуцирующий ферменты, имеющие ксиланазную активность и применяемые в хлебопечении [2].Known recombinant strain of Aspergillus aculeatus, producing enzymes having xylanase activity and used in baking [2].

Известен штамм Penicillium verruculosum ВКМ F-3972D, продуцент комплекса целлюлаз, ксиланазы и ксилоглюканазы, для гидролиза целлюлозы и гемицеллюлозы [3]. Штамм P.verruculosum PV2007 ВКМ F-3972D получают с помощью многоступенчатого мутагенеза и селекции из исходной культуры P.verruculosum 28К ВКМ F-3764D. Суспензию спор исходного штамма облучают ультрафиолетом. Облученные споры высевают на чашки Петри с селективными средами, культивируют при 28°C в течение 2 суток и проводят окрашивание Конго Красным. Мутанты с улучшенной продукцией отбирают визуально по увеличенным зонам просветления вокруг колоний. Наиболее активные мутанты, отобранные на чашках, проверяют на продуктивность синтеза целлюлаз, целлобиаз (бета-глюкозидаз), ксиланаз и ксилоглюканаз при культивировании в жидкой среде в колбах. Отобранные при культивировании в колбах наиболее активные варианты снова (многократно) подвергают облучению и селекции на чашках и колбах, как описано выше.Known strain Penicillium verruculosum VKM F-3972D, a producer of a complex of cellulases, xylanase and xyloglucanase, for the hydrolysis of cellulose and hemicellulose [3]. The strain P.verruculosum PV2007 VKM F-3972D is obtained by multistage mutagenesis and selection from the original culture of P.verruculosum 28K VKM F-3764D. The spore suspension of the original strain is irradiated with ultraviolet light. Irradiated spores are plated on Petri dishes with selective media, cultured at 28 ° C for 2 days, and Congo Red is stained. Mutants with improved production are selected visually for the increased areas of enlightenment around the colonies. The most active mutants selected on the plates are tested for the productivity of the synthesis of cellulases, cellobiases (beta-glucosidases), xylanases and xyloglucanases when cultured in a liquid medium in flasks. The most active variants selected during cultivation in flasks are again (repeatedly) subjected to irradiation and selection on dishes and flasks, as described above.

Наиболее близким к заявляемому штамму - прототипом, является штамм гриба Penicillium canescens - продуцент секретируемой эндо-(1-4)-бета-ксиланазы, сконструированный методами трансформации и генетической инженерии [4]. Данный штамм за 120-144 часов ферментации на средах со свекловичным жомом позволяет накапливать до 800 единиц активности секретируемой эндо-(1-4)-бета-ксиланазы и не более 0.13 единиц целлюлазной активности в 1 мл культуральной жидкости.Closest to the claimed strain, the prototype, is a strain of the fungus Penicillium canescens, a producer of secreted endo (1-4) beta-xylanase, constructed by transformation and genetic engineering [4]. This strain for 120-144 hours of fermentation in media with beet pulp allows you to accumulate up to 800 units of activity of secreted endo (1-4) beta-xylanase and not more than 0.13 units of cellulase activity in 1 ml of culture fluid.

Недостатком известного штамма является низкая термостабильность получаемой эндоксиланазы а также наличие большого количества побочных активностей.A disadvantage of the known strain is the low thermal stability of the resulting endoxylanase and the presence of a large number of side activities.

Задачей изобретения является получение бактериального штамма - продуцента эндоксиланазы, обладающей высокой термостабильностью, продуцирующего чистую эндоксиланазу без примеси целлюлаз для применения в составе комплексных биокатализаторов в процессах гидролиза растительной биомассы.The objective of the invention is to obtain a bacterial strain producing endoxylanase with high thermal stability, producing pure endoxylanase without cellulase impurities for use as part of complex biocatalysts in the hydrolysis of plant biomass.

Поставленная задача решается предлагаемым штаммом Esherichia coli EX pQE30, содержащим рекомбинантную плазмиду pQE30-endo-xylanase-lxl, продуцирующим эндоксиланазу бактерий Geobacillus stearothermophilus 22, выделенных из горячего источника Северного Прибайкалья.The problem is solved by the proposed strain of Esherichia coli EX pQE30, containing the recombinant plasmid pQE30-endo-xylanase-lxl producing bacterial endoxylanase Geobacillus stearothermophilus 22 isolated from a hot spring in the Northern Baikal region.

Эндоксиланаза обладает высокой термостабильностью (выше 55°С), что позволяет использовать ее в составе биокатализаторов для гидролиза растительной биомассы. Штамм получают трансформацией клеток бактерии E. coli XL1-blue ДНК плазмиды pQE30-endo-xylanase-lxl с использованием стандартных процедур [5]. Отбор трансформантов осуществляют на среде LB с ампициллином (100 мг/л). Плазмида pQE30-endo-xylanase-lxl собрана на основе вектора pQE30 и содержит ориджин репликации рМВ1, ген устойчивости к ампициллину bla (кодирующий β-лактамазу), обеспечивающий отбор клеток с плазмидой, промотор фага Т5 под регулированием оператора лактозного оперона, а также сконструированный ген, кодирующий гибридный белок, содержащий последовательность 6 гистидинов и последовательность эндоксиланазы Geobacillus stearothermophilus 22.Endoxylanase has high thermal stability (above 55 ° C), which allows its use in biocatalysts for hydrolysis of plant biomass. The strain is obtained by transforming the cells of the bacterium E. coli XL1-blue DNA of the plasmid pQE30-endo-xylanase-lxl using standard procedures [5]. The selection of transformants is carried out on LB medium with ampicillin (100 mg / l). The plasmid pQE30-endo-xylanase-lxl is assembled on the basis of the pQE30 vector and contains the origin of replication pMB1, the bla ampicillin resistance gene (encoding β-lactamase), which provides for the selection of cells with a plasmid, the T5 phage promoter under the control of the lactose operon operator, and the constructed gene encoding a hybrid protein containing a sequence of 6 histidines and an endoxylanase sequence of Geobacillus stearothermophilus 22.

Генетическая и физическая карта экспрессирующей конструкции pQE30-endo-xylanase-lxl, несущей ген, кодирующий фермент эндоксиланазу, приведена на фиг.1, где: endo-xylanase - последовательность, кодирующая эндоксиланазу штамма Geobacillus stearothermophillus 22; AmpR - ген устойчивости к ампициллину (бета-лактамаза), Т5 - промотор фага Т5, ORI - точка начала репликации.A genetic and physical map of the pQE30-endo-xylanase-lxl expression construct carrying the gene encoding the endoxylanase enzyme is shown in FIG. 1, where: endo-xylanase is the sequence encoding the endoxylanase of the Geobacillus stearothermophillus 22 strain; AmpR is the ampicillin (beta-lactamase) resistance gene, T5 is the T5 phage promoter, ORI is the origin of replication.

На фиг.2 приведена аминокислотная последовательность эндоксиланазы штамма Geobacillus stearothermophillus 22 и нуклеотидная последовательность гена, ее кодирующего.Figure 2 shows the amino acid sequence of the endoxylanase strain of Geobacillus stearothermophillus 22 and the nucleotide sequence of the gene encoding it.

Штамм Esherichia coli EX pQE30 имеет следующие характеристики.The strain Esherichia coli EX pQE30 has the following characteristics.

Культурально-морфологические признаки.Cultural and morphological characters.

Штамм является факультативным аэробом. При росте на LB-агаре колонии гладкие, круглые, блестящие, сероватые, мутные, край ровный. При росте в жидких средах LB образуют интенсивную муть. Клетки прямые, палочковидной формы, подвижные, грамотрицательные. Штамм устойчив к ампициллину.The strain is an optional aerobic. When growing on LB agar, the colonies are smooth, round, shiny, grayish, cloudy, the edge is even. When grown in liquid media, LBs form intense turbidity. Cells are straight, rod-shaped, motile, gram-negative. The strain is resistant to ampicillin.

Генетические признаки, устойчивость к антибиотикам.Genetic signs, antibiotic resistance.

Штамм устойчив к ампициллину благодаря наличию в клетке плазмиды pQE30-endo-xylanase-lxl, несущей ген устойчивости к ампициллину.The strain is resistant to ampicillin due to the presence in the cell of the plasmid pQE30-endo-xylanase-lxl, carrying the gene for resistance to ampicillin.

Условия хранения штамма.Storage conditions of the strain.

Штамм Escherichia coli EX pQE30 хранят в среде Luria Bertani с глицерином (t=-70°С) не менее года или на агаризованной среде Luria Bertani (t=+8°С) со 100 мкг/мл ампициллина на чашках Петри или в стеклянных пробирках со скошенным агаром при 4°С. Пересевы на свежие среды делают один раз в месяц.The strain Escherichia coli EX pQE30 is stored in Luria Bertani medium with glycerol (t = -70 ° C) for at least a year or on Luria Bertani agar medium (t = + 8 ° C) with 100 μg / ml ampicillin in Petri dishes or in glass tubes with slanted agar at 4 ° C. Reseeding on fresh Wednesday do once a month.

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.The invention is illustrated by the following examples.

Пример 1. Получение плазмиды pQE30-endo-xylanase-lxl и штамма Esherichia coli EX pQE30.Example 1. Obtaining plasmids pQE30-endo-xylanase-lxl and strain Esherichia coli EX pQE30.

Клонирование ферментов эндоксиланазы, найденной в геноме штамма 22 бактерий рода Geobacillus из коллекции лаборатории, проводили в E. coli. Клонирование генов в экспрессирующую конструкцию проводили с использованием праймеров, содержащих урацил. Амплификацию фрагментов встройки и векторной конструкции проводили с применением фермента pfr turbocx (Stratagene). Обработку фрагментов гена и векторной конструкции проводили при помощи комплекса ферментов USERtm и метилзависимой рестриктазы MalI (SibEnzyme Новосибирск). Ферментативная реакция проводилась в буфере фермента taqSE полимераза (SibEnzyme Новосибирск) при 37°С в течение 30 минут. Для лигирования смешивали обработанные фрагменты встройки и фрагмент векторной конструкции, прогревали до 43°С. К смеси добавляли прогретый равный объем однократного лигазного буфера, содержащего лигазу и dATP. Лигирование проводили в амплификаторе с применением следующей температурной программы: 43°С - 2 минуты, 30 циклов (43°С - 10 секунд, 37°С - 5 секунд, 32°С - 5 секунд, 27°С - 10 секунд, 22°С - 15 секунд), 25°С хранение.The cloning of endoxylanase enzymes found in the genome of a strain of 22 bacteria of the genus Geobacillus from the laboratory collection was performed in E. coli. Cloning of the genes in the expression construct was performed using primers containing uracil. Amplification of the insert fragments and the vector construct was carried out using the pfr turbo cx enzyme (Stratagene). Gene fragments and vector constructs were processed using the USER enzyme complex and MalI methyl-dependent restrictase (SibEnzyme Novosibirsk). The enzymatic reaction was carried out in a taqSE polymerase enzyme buffer (SibEnzyme Novosibirsk) at 37 ° C for 30 minutes. For ligation, the processed fragments of the insert and the fragment of the vector construct were mixed, heated to 43 ° C. To the mixture was added heated equal volume of a single ligase buffer containing ligase and dATP. Ligation was carried out in a thermocycler using the following temperature program: 43 ° С - 2 minutes, 30 cycles (43 ° С - 10 seconds, 37 ° С - 5 seconds, 32 ° С - 5 seconds, 27 ° С - 10 seconds, 22 ° C - 15 seconds), 25 ° C storage.

Полученные в результате лигирования продукты осаждали равным объемом изопропанола и растворяли в 8 мкл деионизованной воды.The resulting ligation products were precipitated with an equal volume of isopropanol and dissolved in 8 μl of deionized water.

Методом электропорации получали рекомбинантный штамм Esherichia coli EX pQE30, несущий плазмиду pQE30-endo-xylanase-lxl.The recombinant strain of Esherichia coli EX pQE30 carrying the plasmid pQE30-endo-xylanase-lxl was obtained by electroporation.

Пример 2. Идентификация рекомбинантной эндоксиланазыExample 2. Identification of recombinant endoxylanase

Была исследована экспрессия белка рекомбинантным штаммом Esherichia coli EX pQE30. Для исследования проводили наработку биомассы и индукцию экспрессии клонированного гена.Protein expression was studied by recombinant strain of Esherichia coli EX pQE30. For the study, biomass was generated and the expression of the cloned gene was induced.

Наработку и индукцию биомассы проводили следующим образом. Колонию рекомбинантного штамма засевали в 20 мл среды LB (дрожжевой экстракт 5 г/л, триптон 10 г/л, NaCl 10 г/л), содержащей ампициллин 100 мкг/мл в 100 мл конической колбе, культивировали ночь на орбитальном шейке BioSan ES-20/60 при 37°С и 200 оборотах в минуту.The accumulation and induction of biomass was carried out as follows. A colony of the recombinant strain was seeded in 20 ml of LB medium (yeast extract 5 g / l, tryptone 10 g / l, NaCl 10 g / l) containing ampicillin 100 μg / ml in a 100 ml conical flask, cultured overnight on an orbital neck BioSan ES- 20/60 at 37 ° C and 200 rpm.

1/20 часть ночной культуры вносили в 20 мл среды LB в конической колбе. Культивировали на орбитальном шейке BioSan ES-20/60 при 37°С и 250 оборотах в минуту до достижения оптической плотности OD600=0-6. По достижении необходимой оптической плотности к культуре добавляли следующие компоненты: ампициллин 200 мкг/мл, ИПТП (Изопропил-β-D-1-тиогалактопиранозид) 0.5 ммоль/литр. Дальнейшее культивирование проводили на орбитальном шейке BioSan ES-20/60 при 37°С и 250 оборотах в минуту в течение 5 часов.1/20 of the overnight culture was added to 20 ml of LB medium in a conical flask. Cultivated on the orbital neck of the BioSan ES-20/60 at 37 ° C and 250 rpm to achieve an optical density of OD 600 = 0-6. Upon reaching the required optical density, the following components were added to the culture: ampicillin 200 μg / ml, IPTP (Isopropyl-β-D-1-thiogalactopyranoside) 0.5 mmol / liter. Further cultivation was performed on the orbital neck of BioSan ES-20/60 at 37 ° C and 250 rpm for 5 hours.

Белковый экстракт разделяли при помощи SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate - polyacrylamide gel electrophoresis). Для этого 150 мкл клеточной культуры клонов E. coli, несущих экспрессирующие векторы pQE30 со встроенным ферментом эндоксиланазой, осаждали центрифугированием на 16100 g в течение 2 мин. К осадку добавляли 30 мкл лизирующего буфера, содержащего 0,05 M Трис-HCl рН, 6.8; 2%-ный ДСН (додецилсульфат натрия), 0,002%-ный бромфеноловый синий, 10%-ный глицерин, 5%-ный меркаптоэтанол, смесь ресуспендировали и озвучивали на ультразвуковой бане в течение 15 мин. Полученный лизат центрифугировали 2 мин на 16100 g, супернатант кипятили 5 мин при 95°С и наносили на полиакриламидный ДСН-гель для проведения электрофореза по методу Лэммли [6] в мини-геле (8×10 см, толщиной 0,75 мм). Для проведения электрофореза белков после хроматографической очистки образцы смешивали в соотношении 1:1 с буфером для нанесения (0,05 M Трис-HCl рН 6,8; 2%-ный ДСН); 0,002%-ный бромфеноловый синий; 10%-ный глицерин; 5%-ный меркаптоэтанол), затем кипятили в течение 5 минут. На дорожку наносили по 20 мкл каждого образца, белки концентрировали в 4%-ном ПААГ-ДСН (акриламид/бисакриламд в соотношении 37,5:1, 0,1% ДСН, 0,125 мМ Трис-HCl рН 6,8, 0,1% ТЕМЕД, 0,05% ПСА) при силе тока 10 мА на гель и разделяли в 12%-ном ПААГ-ДСН (акриламид/бисакриламд в соотношении 37,5:1, 0,1% ДСН, 0,375 мМ Трис-HCl рН 8,8, 0,05% ТЕМЕД, 0,05% ПСА) при силе тока 15 мА на гель в электрофоретической камере Mini-PROTEAN® Tetra Cell (Bio-Rad, США). Гели окрашивали Coomassie Brilliant Blue G-250 и фотографировали при помощи гельдокументирующей системы VersaDoc МР4000 (Bio-Rad, США).The protein extract was separated using SDS-PAGE (sodium dodecyl sulfate - polyacrylamide gel electrophoresis). For this, 150 μl of the cell culture of E. coli clones carrying pQE30 expression vectors with the integrated enzyme endoxylanase were precipitated by centrifugation at 16100 g for 2 min. To the pellet was added 30 μl of lysis buffer containing 0.05 M Tris-HCl pH, 6.8; 2% SDS (sodium dodecyl sulfate), 0.002% bromophenol blue, 10% glycerol, 5% mercaptoethanol, the mixture was resuspended and sonicated in an ultrasonic bath for 15 minutes. The resulting lysate was centrifuged for 2 min at 16100 g, the supernatant was boiled for 5 min at 95 ° C and applied onto SDS polyacrylamide gel for electrophoresis according to the Laemmli method [6] in a mini-gel (8 × 10 cm, 0.75 mm thick). For electrophoresis of proteins after chromatographic purification, the samples were mixed in a 1: 1 ratio with application buffer (0.05 M Tris-HCl pH 6.8; 2% SDS); 0.002% bromphenol blue; 10% glycerin; 5% mercaptoethanol), then boiled for 5 minutes. 20 μl of each sample was applied to the lane, proteins were concentrated in 4% SDS page-SDS (acrylamide / bisacrylamide in the ratio of 37.5: 1, 0.1% SDS, 0.125 mm Tris-HCl pH 6.8, 0.1 % TEMED, 0.05% PSA) at a current of 10 mA per gel and was separated in 12% SDS page-SDS (acrylamide / bisacrylamide in the ratio of 37.5: 1, 0.1% SDS, 0.375 mm Tris-HCl pH 8.8, 0.05% TEMED, 0.05% PSA) at a current of 15 mA per gel in the electrophoretic chamber Mini-PROTEAN® Tetra Cell (Bio-Rad, USA). The gels were stained with Coomassie Brilliant Blue G-250 and photographed using a VersaDoc MP4000 gel documentation system (Bio-Rad, USA).

На фиг. 3 приведена электрофореграмма белков клонов E. coli, несущих экспрессирующий вектор pQE30 со встроенным ферментом эндоксиланазой (LX1). 12% ДСН-ПААГ, краситель Coomassie Brilliant Blue G-250. 1-3, 5 - нет экспрессии; 4 - LX1; 6 - маркер молекулярного веса широкого спектра SDS-PAGE Molecular Weight Standards, Broad Range(Bio-Rad, USA). Стрелкой отмечена фракция, вырезанная для проведения масс-спектрометрического анализа.In FIG. Figure 3 shows the electrophoregram of the proteins of E. coli clones carrying the pQE30 expression vector with the integrated enzyme endoxylanase (LX1). 12% SDS-PAGE, Coomassie Brilliant Blue G-250 dye. 1-3, 5 - no expression; 4 - LX1; 6 is a broad spectrum molecular weight marker SDS-PAGE Molecular Weight Standards, Broad Range (Bio-Rad, USA). The arrow marks the fraction cut for mass spectrometric analysis.

Белок был идентифицирован по триптической карте масс с использованием поискового алгоритма Mascot (http://matrixscience.com/home.html). Параметры поиска выставлялись следующим образом: ошибка масс ±0.05 Да, число сайтов недорезки трипсином - 1, возможные модификации- окисление метионинов и карбамидометилирование цистеинов, база данных - NCBI. Спектр триптического гидролизата эндоксиланазы представлен на фиг.4.The protein was identified by a tryptic mass map using the Mascot search algorithm (http://matrixscience.com/home.html). The search parameters were set as follows: mass error ± 0.05 Yes, the number of trypsin underexposure sites is 1, possible modifications are methionine oxidation and urea methylation of cysteines, the database is NCBI. The spectrum of tryptic hydrolyzate of endoxylanase is presented in figure 4.

Пример 3. Определение оптимумов рН и температуры для проявления ксилозидазной активности эндоксиланазыExample 3. Determination of optimum pH and temperature for the manifestation of xylosidase activity of endoxylanase

Определение оптимумов рН и температуры для проявления ксилозидазной активности эндоксиланазы проводили с использованием синтетического субстрата 4-нитрофенил-β-D-ксилопиранозида, одним из продуктов ферментативного расщепления которого является п-нитрофенол.The optimum pH and temperature for the xylosidase activity of endoxylanase were determined using a synthetic substrate 4-nitrophenyl-β-D-xylopyranoside, one of the enzymatic cleavage products of which is p-nitrophenol.

Для определения активности фермента при различных значениях рН и температуры были приготовлены реакционные смеси, содержащие по 8 мкл 10 мМ водного раствора 4-нитрофенил-β-D-ксилопиранозида и по 72 мкл 0,02М фосфатного буфера со значениями рН от 4 до 8 с шагом в 0,5.To determine the activity of the enzyme at various pH and temperature, reaction mixtures were prepared containing 8 μl of 10 mM aqueous solution of 4-nitrophenyl-β-D-xylopyranoside and 72 μl of 0.02 M phosphate buffer with pH values from 4 to 8 in increments at 0.5.

Все реакционные смеси готовили в охлаждаемых во люду ячейках 96-луночного планшета для ПЦР. Для каждого значения рН было приготовлено по 6 повторов каждой точки из выбранного диапазона значений рН. Затем в каждую ячейку добавили 10 мкл раствора фермента в 0.01 M фосфатно-солевом буфере. Планшет инкубировали в течение 15 мин в амплификаторе iCycler (BioRad) в режиме стабильного поддержания температурного градиента 45-70°С, затем реакцию останавливали добавлением 200 мкл 1М водного раствора карбоната натрия и 10 мкл 0,5М водного раствора цитрата натрия в каждую ячейку. Количество образовавшегося в результате реакции п-нитрофенола определяли на спектрофотометре Epoch (BioTek) на длине волны 420 нм. На основании количества образовавшегося продукта и времени проведения реакции были рассчитаны относительные значения активности ферментов. Данные представлены на фиг.4, из которой видно, что в диапазоне рН от 4.5 до 5.5 и при температуре от 55 до 65°С наблюдается стабильное плато, в данном диапазоне фермент стабилен, хоть и проявляет низкий уровень активности. При сдвиге значений рН в сторону нейтрального и слабощелочного диапазона (от 6.0 до 7.5) наблюдается выраженный рост активности фермента при относительно низких температурах (от 45 до 55°С). Оптимальные значения температуры и рН для эндоксиланазы при работе с 4-нитрофенил-β-D-ксилопиранозидом составили рН=5.5-6.0 при 55°С.All reaction mixtures were prepared in human-cooled cells of a 96-well PCR plate. For each pH value, 6 repetitions of each point from a selected range of pH values were prepared. Then, 10 μl of the enzyme solution in 0.01 M phosphate-buffered saline was added to each well. The plate was incubated for 15 min in an iCycler thermocycler (BioRad) in a mode of stable maintenance of a temperature gradient of 45-70 ° С, then the reaction was stopped by adding 200 μl of a 1 M aqueous solution of sodium carbonate and 10 μl of a 0.5 M aqueous solution of sodium citrate in each well. The amount of p-nitrophenol formed as a result of the reaction was determined on an Epoch spectrophotometer (BioTek) at a wavelength of 420 nm. Based on the amount of product formed and the reaction time, relative enzyme activity values were calculated. The data are presented in figure 4, which shows that in the pH range from 4.5 to 5.5 and at a temperature of 55 to 65 ° C, a stable plateau is observed, in this range the enzyme is stable, although it exhibits a low level of activity. When the pH values shift to the neutral and slightly alkaline ranges (from 6.0 to 7.5), a marked increase in the enzyme activity is observed at relatively low temperatures (from 45 to 55 ° C). The optimal temperature and pH for endoxylanase when working with 4-nitrophenyl-β-D-xylopyranoside were pH = 5.5-6.0 at 55 ° C.

Предлагаемый штамм обладает способностью продуцировать термостабильную чистую эндоксиланазу без примеси целлюлаз.The proposed strain has the ability to produce thermostable pure endoxylanase without admixture of cellulases.

Источники информацииInformation sources

1. Moraïs S., Barak Y., Caspi J., Hadar Y., Lamed R., Shoham Y., Wilson D.B., Bayer E.A. Cellulase-xylanase synergy in designer cellulosomes for enhanced degradation of a complex cellulosic substrate // MBio. 2010. 1(5). doi:pii: e0028510.10.1128/mBio.00285-10.1. Moraïs S., Barak Y., Caspi J., Hadar Y., Lamed R., Shoham Y., Wilson D.B., Bayer E.A. Cellulase-xylanase synergy in designer cellulosomes for enhanced degradation of a complex cellulosic substrate // MBio. 2010.1 (5). doi: pii: e0028510.10.1128 / mBio.00285-10.

2. Патент US 6197564 B1, опубл. 06.03.2001 г.2. Patent US 6197564 B1, publ. March 6, 2001

3. Патент RU 2361918 C1, опубл. 20.07.2009 г.3. Patent RU 2361918 C1, publ. July 20, 2009

4. Патент RU 2293115 C1, опубл. 10.02.2007 г.4. Patent RU 2293115 C1, publ. 02/10/2007

5. Miller E.M., Nickoloff J.A. Escherichia coli Electrotransformation // Methods in Molecular Biology. 1995. V.47. P.105-113.5. Miller E.M., Nickoloff J.A. Escherichia coli Electrotransformation // Methods in Molecular Biology. 1995. V. 47. P.105-113.

6. Laemmli, U.K., Nature 1970, 227, 680-685.6. Laemmli, U.K., Nature 1970, 227, 680-685.

<110> Федеральное Государственное бюджетное учреждение науки Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук (ИЦиГ СО РАН)<110> Federal State Budgetary Institution of Science Institute of Cytology and Genetics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences (ICG SB RAS)

<120> Штамм бактерии Esherichia coli ЕХ PQE30, продуцент эндоксиланазы бактерии Geobacillus stearothermophillus 22<120> The strain of the bacterium Esherichia coli EX PQE30, producer of endoxylanase bacteria Geobacillus stearothermophillus 22

<160> Номер SEQ ID NO<160> SEQ ID NO

<210> 1<210> 1

<211> 1026<211> 1026

<212> DNA<212> DNA

<213> Geobacillus stearothermophillus 22<213> Geobacillus stearothermophillus 22

<400> 1<400> 1

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Figure 00000003
Figure 00000003

Claims (1)

Штамм бактерии Esherichia coli EX PQE30, полученный трансформацией штамма E.coli XL1-blue плазмидой pQE30-endo-xylanase-lxl, продуцирующий термостабильную эндоксиланазу бактерии Geobacillus stearothermophillus 22. The strain of the bacterium Esherichia coli EX PQE30 obtained by transformation of the E. coli strain XL1-blue plasmid pQE30-endo-xylanase-lxl producing thermostable endoxylanase of the bacterium Geobacillus stearothermophillus 22.
RU2013142988/10A 2013-09-23 2013-09-23 STRAIN OF Esherichia coli EX pQE30 BACTERIUM, PRODUCER OF ENDOXYLANASE OF Geobacillus stearothermophillus 22 BACTERIUM RU2542486C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013142988/10A RU2542486C1 (en) 2013-09-23 2013-09-23 STRAIN OF Esherichia coli EX pQE30 BACTERIUM, PRODUCER OF ENDOXYLANASE OF Geobacillus stearothermophillus 22 BACTERIUM

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013142988/10A RU2542486C1 (en) 2013-09-23 2013-09-23 STRAIN OF Esherichia coli EX pQE30 BACTERIUM, PRODUCER OF ENDOXYLANASE OF Geobacillus stearothermophillus 22 BACTERIUM

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2542486C1 true RU2542486C1 (en) 2015-02-20
RU2013142988A RU2013142988A (en) 2015-03-27

Family

ID=53286532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013142988/10A RU2542486C1 (en) 2013-09-23 2013-09-23 STRAIN OF Esherichia coli EX pQE30 BACTERIUM, PRODUCER OF ENDOXYLANASE OF Geobacillus stearothermophillus 22 BACTERIUM

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2542486C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625013C1 (en) * 2016-06-28 2017-07-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" (ФГБУ "ГосНИИгенетика") Recombinant escherichia coli strain - producer of xyloglucanase from aspergillus cervinus fungi and method for xyloglucanase microbiological synthesis based on this strain

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2293115C1 (en) * 2006-02-27 2007-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" (ФГУП ГосНИИгенетика) Strain of fungus penicillium canescens as producer of secreted endo-(1-4)-beta-xylanase
RU2315097C1 (en) * 2006-07-04 2008-01-20 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии Российской академии сельскохозяйственных наук Fungus strain aspergillus oryzae as producer of acid proteases and xylanase
WO2011000949A1 (en) * 2009-07-03 2011-01-06 Dsm Ip Assets B.V. Talaromyces strains and enzyme compositions
US20130064927A1 (en) * 2011-08-24 2013-03-14 Dupont Nutrition Biosciences Aps Enzyme producing bacillus strains

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2293115C1 (en) * 2006-02-27 2007-02-10 Федеральное государственное унитарное предприятие "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" (ФГУП ГосНИИгенетика) Strain of fungus penicillium canescens as producer of secreted endo-(1-4)-beta-xylanase
RU2315097C1 (en) * 2006-07-04 2008-01-20 Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт пищевой биотехнологии Российской академии сельскохозяйственных наук Fungus strain aspergillus oryzae as producer of acid proteases and xylanase
WO2011000949A1 (en) * 2009-07-03 2011-01-06 Dsm Ip Assets B.V. Talaromyces strains and enzyme compositions
US20130064927A1 (en) * 2011-08-24 2013-03-14 Dupont Nutrition Biosciences Aps Enzyme producing bacillus strains

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625013C1 (en) * 2016-06-28 2017-07-11 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов" (ФГБУ "ГосНИИгенетика") Recombinant escherichia coli strain - producer of xyloglucanase from aspergillus cervinus fungi and method for xyloglucanase microbiological synthesis based on this strain

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013142988A (en) 2015-03-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7510857B2 (en) Thermostable cellulase and methods of use
Mao et al. Purification, characterization, and heterologous expression of a thermostable β-1, 3-1, 4-glucanase from Bacillus altitudinis YC-9
Ghaffar et al. Heterologous expression of a gene for thermostable xylanase from Chaetomium thermophilum in Pichia pastoris GS115
CN105950592A (en) Salt-resistant ethanol-resistant trypsin-resistant xylosidase JB13GH39 and preparation method thereof
TWI654304B (en) Lysozyme having improved enzymatic activity
Abrashev et al. Production, purification, and characterization of a novel cold-active superoxide dismutase from the Antarctic strain Aspergillus glaucus 363
Chen et al. Characterization and homologous overexpression of an N-acetylglucosaminidase Nag1 from Trichoderma reesei
Bukhari et al. Purification and Characterization of α-Amylase from Bacillus subtilis Isolated from Local Environment.
WO2012128260A1 (en) TRANSFORMANT OF YEAST OF GENUS SCHIZOSACCHAROMYCES, METHOD FOR PRODUCING SAME, METHOD FOR PRODUCING β-GLUCOSIDASE, AND METHOD FOR DECOMPOSING CELLULOSE
Zahoor et al. Cloning and expression of β-glucosidase gene from Bacillus licheniformis into E. coli BL 21 (DE3)
JP2023523925A (en) Compositions and methods for enhancing protein production in filamentous fungal cells
CN111117986B (en) Encoding gene of calcium-dependent heat-resistant alpha-L-arabinofuranosidase, preparation technology and application
RU2542486C1 (en) STRAIN OF Esherichia coli EX pQE30 BACTERIUM, PRODUCER OF ENDOXYLANASE OF Geobacillus stearothermophillus 22 BACTERIUM
Safitri et al. Cloning, purification, and characterization of recombinant endo-β-1, 4-D-xylanase of Bacillus sp. From soil termite abdomen
Han et al. Effect of VIB gene on cellulase production of Trichoderma orientalis EU7-22
JP6449573B2 (en) β-glucosidase
US8088612B2 (en) Thermostable cellulase and methods of use
Li et al. Expression, purification and characterization of a recombinant β-glucosidase from Volvariella volvacea
dos Santos Goncalves et al. Biotechnological potential of mangrove sediments: identification and functional attributes of thermostable and salinity-tolerant β-glucanase
Das et al. Characterization of extra cellular enzymes from soil Actinomycetes: A molecular approach
Nagayoshi et al. Characterization of β-glucosidase produced from Aspergillus awamori MIBA335
Hu et al. The development of a heterologous gene expression system in thermophilic fungus Thermoascus aurantiacus
Baylan et al. HETEROLOGOUS EXPRESSION OF LICHENASE GENE FROM Streptococcus bovis in Escherichia coli STRAIN XL1 BLUE MRF'
KR20180007725A (en) Mass production method of beta agarase
Imangholiloo et al. Expressed cellobiohydrolase enzyme of Thermobifidia fusca in Pichia pastoris as host can act on cotton substrate