組換え型 GH28 Stereum purpureum エンドポリガラクツロナーゼの生化学的および動態学的特性とそのバイオテクノロジーへの応用

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Int. J. Biol. Macromol..2019 Sep;137:469-474. S0141-8130(19)32979-4. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2019.06.165.Epub 2019-06-23.

組換え型 GH28 Stereum purpureum エンドポリガラクツロナーゼの生化学的および動態学的特性とそのバイオテクノロジーへの応用

Biochemical and kinetic characterization of the recombinant GH28 Stereum purpureum endopolygalacturonase and its biotechnological application.

Sibeli Carli
Luana Parras Meleiro
Richard John Ward

PMID: 31242449 DOI: 10.1016/j.ijbiomac.2019.06.165.

抄録

Stereum purpureum由来のエンドポリガラクツロナーゼ（EndoPG）をPichia pastoris GS115に可溶性タンパク質として発現させ、3日間のメタノール誘導後の培養上清中の酵素活性は40UmLであった。IMACによる精製後、SDS-PAGE分析の結果、EndoPGの分子量は約60.0kDaであった。組換え酵素の糖質含量は67.0%(w/w)と推定された。触媒の最適温度は60〜70℃、pHは4.5であった。酵素はpH6.0〜8.0の範囲で安定性が高く、70℃で30分間インキュベートしても初期活性の約60%を保持した。酵素は5040.0±217Umgの比活性を示し、VとKがそれぞれ4947.10±393.63Umg、2.45±0.23mgmLの柑橘類ペクチンを加水分解し、2052.90±193.54mLmgsの触媒効率を示した。EndoPG単独では、30分後にパパイヤジュースの粘度を20%低下させ、酵素処理5時間後には透過率を約50%向上させ、同時に色を約55%低下させた。リンゴ果汁については、5h後に粘度の相対的な低下が30％、透過率の12％の上昇とともに色の低下が30％であった。リグノセルロース糖化のための市販の酵素カクテルにEndoPGを添加すると、サトウキビバガスに対して総還元糖放出量が8.6±2.1%増加し、セルロース分解酵素のバイオマス多糖類へのアクセスが改善されたことが示された。

Endopolygalacturonase (EndoPG) from Stereum purpureum was expressed as a soluble protein in Pichia pastoris GS115, where after 3 days methanol induction the enzyme activity in the culture supernatant was 40 U mL. After purification by IMAC, SDS-PAGE analysis showed that the molecular weight of EndoPG was approximately 60.0 kDa. The carbohydrate content of the recombinant enzyme was estimated to be 67.0% (w/w). The optimum temperature and pH of catalysis were 60-70 °C and pH of 4.5, respectively. The enzyme was highly stable over the pH range 6.0-8.0 and retained approximately 60% of its initial activity after incubation at 70 °C for 30 min. The enzyme showed a specific activity of 5040.0 ± 217 U mg and hydrolyzed citrus pectin with V and a K of 4947.10 ± 393.63 U mg and 2.45 ± 0.23 mg mL, respectively, and showed a catalytic efficiency of 2052.90 ± 193.54 mL mg s. EndoPG alone reduced the viscosity of papaya juice by 20% after 30 min, and increased its transmittance about 50% with a concomitant reduction of the color by about 55% after 5 h of enzymatic treatment. For apple juice, the relative reduction of viscosity was 30% after 5 h, and the reduction of the color was 30% with a 12% increase in transmittance. Supplementation of a commercial enzymatic cocktail for lignocellulose saccharification with EndoPG increased total reducing sugar release by 8.6 ± 2.1% against sugar cane bagasse, indicating improved access of the cellulolytic enzymes to the biomass polysaccharides.