catalКатализ в промышленностиKataliz v promyshlennosti1816-03872413-6476LLC "KALVIS"10.18412/1816-0387-2019-5-399-407catal-649Research ArticleБИОКАТАЛИЗBIOCATALYSISТермостабильная эстераза estUT1 бактерии Ureibacillus thermosphaericus: влияние дополнительного процессируемого домена TrxA на свойства ферментаThermostable esterase estUT1 of bacteria Ureibacillus thermosphaericus: the influence of additional processed domain TrxA on enzyme propertiesСорокинаК. Н.SorokinaK. N.ctls@kalvis.ruСамойловаЮ. В.SamoilovaYu. V.ctls@kalvis.ruПармонВ. Н.ParmonV. N.ctls@kalvis.ruИнститут катализа им. Г.К. Борескова СО РАН, НовосибирскРоссияBoreskov Institute of Catalysis, NovosibirskRussian Federation201919092019195399407Copyright © LLC "KALVIS", 20192019LLC "KALVIS"LLC "KALVIS"https://www.catalysis-kalvis.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.catalysis-kalvis.ru/jour/article/view/649

Ген термостабильной эстеразы бактерии Ureibacillus thermosphaericus был экспрессирован в штамме E. coli BL21(DE3) в составе генетической конструкции pET32b-estUT1, содержащей домен TrxA, под контролем Т7-промотора. Удельная активность и относительная термостабильность полученного таким образом рекомбинантного фермента увеличилась от 45,2 до 65,8 % (инкубация 1 ч при 70 °С). Обнаружено, что дополнительный домен TrxA не оказывает заметного влияния на рН оптимум активности фермента и его субстратную специфичность. В то же время отсутствие домена TrxA обусловливает значительное увеличение стабильности estUT1 в присутствии различных химических веществ, включая этанол и метанол. Максимальная каталитическая эффективность (kcat /KM) для эстеразы зарегестрирована в отсутствие домена TrxA и составила 280,0 с–1·мМ–1. Таким образом, введение дополнительного процессируемого домена TrxA, с одной стороны, позволяет секретировать фермент в растворенном виде, но, с другой, снижает термостабильность целевого белка.

A gene of thermostable esterase of bacteria Ureibacillus thermosphaericus was expressed in strain E. coli BL21(DE3) comprised in domain TrxA-containing genetic construct pET32b-estUT1, under the control T7-promoter. The specific activity and relative thermostability of thus produced recombinant enzyme increased from 54.2 to 65.8 % (an hour incubation at 70 °C). The additional domain TrxA was discovered not to affect noticeably the pH optimum of the enzyme activity and its substrate specificity. In the absence of domain TrxA, the stability of estUT1 increased considerably in the presence of various chemicals including ethanol and methanol. The maximal catalytic activity (kcat/KM) of esterase equal to 280.0 s–1·mM–1 was observed in the absence of domain TrxA. Thus, introduction of an additional processed domain TrxA allows the enzyme to be secreted in the dissolved form but, on the other hand, the target protein becomes less thermostable.

эстеразаUreibacillus thermosphaericusTrxAтермостабильностьesteraseUreibacillus thermosphaericusTrxAthermostabilityReferencesLópez-López O., Cerdán M.E., González Siso M.I. // Current Protein & Peptide Science. 2014. V. 15. № 5. P. 445-455.López-López O., Cerdán M.E., González Siso M.I. // Current Protein & Peptide Science. 2014. V. 15. № 5. P. 445-455.Piligaev A.V., Sorokina K.N., Samoylova Y.V., Parmon V.N. // Energy Conversion and Management. 2018. V. 156. P. 1-9.Piligaev A.V., Sorokina K.N., Samoylova Y.V., Parmon V.N. // Energy Conversion and Management. 2018. V. 156. P. 1-9.Robic A., Ullmann C., Auffray P., Persillon C., Martin J. // OCL. 2017. V. 24. № 4. P. D404.Robic A., Ullmann C., Auffray P., Persillon C., Martin J. // OCL. 2017. V. 24. № 4. P. D404.Самойлова Ю.В., Пилигаев А.В., Сорокина К.Н., Розанов А.С., Пельтек С.Е., Новиков А.А., Альмяшева Н.Р., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2015. Т. 15. № 6. С. 90—96.Самойлова Ю.В., Пилигаев А.В., Сорокина К.Н., Розанов А.С., Пельтек С.Е., Новиков А.А., Альмяшева Н.Р., Пармон В.Н. // Катализ в промышленности. 2015. Т. 15. № 6. С. 90—96.Samoylova Y.V., Sorokina K.N., Romanenko M.V., Parmon V.N. // Extremophiles. 2018. V. 22. № 2. P. 271-285.Samoylova Y.V., Sorokina K.N., Romanenko M.V., Parmon V.N. // Extremophiles. 2018. V. 22. № 2. P. 271-285.Jaeger K.-E., Eggert T. // Current Opinion in Biotechnology.2002. V. 13. № 4. P. 390-397.Jaeger K.-E., Eggert T. // Current Opinion in Biotechnology.2002. V. 13. № 4. P. 390-397.Haki G.D., Rakshit S.K. // Bioresource Technology. 2003. V. 89. № 1. P. 17-34.Haki G.D., Rakshit S.K. // Bioresource Technology. 2003. V. 89. № 1. P. 17-34.Sriyapai P., Kawai F., Siripoke S., Chansiri K., Sriyapai T. // International Journal of Molecular Sciences. 2015. V. 16. № 6. P. 13579-13594.Sriyapai P., Kawai F., Siripoke S., Chansiri K., Sriyapai T. // International Journal of Molecular Sciences. 2015. V. 16. № 6. P. 13579-13594.Kademi A., Aїt-Abdelkader N., Fakhreddine L., Baratti J.C. // Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 2000. V. 10. № 4. P. 395-401.Kademi A., Aїt-Abdelkader N., Fakhreddine L., Baratti J.C. // Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. 2000. V. 10. № 4. P. 395-401.Li H., Zhang X. // Protein Expression and Purification. 2005. V. 42. № 1. P. 153-159.Li H., Zhang X. // Protein Expression and Purification. 2005. V. 42. № 1. P. 153-159.Kulkarni N., Gadre R.V. // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2002. V. 28. P. 344-348.Kulkarni N., Gadre R.V. // Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology. 2002. V. 28. P. 344-348.Liu L., Yang H., Shin H. D., Chen R. R., Li J., Du G., Chen J. // Bioengineered. 2013. V. 4. № 4. P. 212-223.Liu L., Yang H., Shin H. D., Chen R. R., Li J., Du G., Chen J. // Bioengineered. 2013. V. 4. № 4. P. 212-223.Samoylova Y.V., Sorokina K.N., Piligaev A.V., Parmon V.N. // Catalysts. 2018. V. 8. № 4 P. 154.Samoylova Y.V., Sorokina K.N., Piligaev A.V., Parmon V.N. // Catalysts. 2018. V. 8. № 4 P. 154.Saïda F., Uzan M., Odaert B., Bontems F. // Current Protein & Peptide Science. 2006. V. 7. № 1.Saïda F., Uzan M., Odaert B., Bontems F. // Current Protein & Peptide Science. 2006. V. 7. № 1.Lee S., Kim S.M., Lee R.T. // Antioxidants & redox signaling. 2013. V. 18. № 10. P. 1165-1207.Lee S., Kim S.M., Lee R.T. // Antioxidants & redox signaling. 2013. V. 18. № 10. P. 1165-1207.Su E., Xu J., Wu X. // Biotechnology and Applied Biochemistry. 2015. V. 62. № 1. P. 79-86.Su E., Xu J., Wu X. // Biotechnology and Applied Biochemistry. 2015. V. 62. № 1. P. 79-86.Laemmli U.K. // Nature. 1970. V. 227. P. 680.Laemmli U.K. // Nature. 1970. V. 227. P. 680.Bradford M.M. // Analytical Biochemistry. 1976. V. 72. № 1. P. 248-254.Bradford M.M. // Analytical Biochemistry. 1976. V. 72. № 1. P. 248-254.Eom G.T., Song J.K., Ahn J.H., Seo Y.S., Rhee J.S. // Applied and Environmental Microbiology. 2005. V. 71. № 7. P. 3468.Eom G.T., Song J.K., Ahn J.H., Seo Y.S., Rhee J.S. // Applied and Environmental Microbiology. 2005. V. 71. № 7. P. 3468.Costa S., Almeida A., Castro A., Domingues L. // Frontiers in microbiology. 2014. V. 5. P. 63-63.Costa S., Almeida A., Castro A., Domingues L. // Frontiers in microbiology. 2014. V. 5. P. 63-63.Bird L.E. // Methods. 2011. V. 55. № 1. P. 29-37.Bird L.E. // Methods. 2011. V. 55. № 1. P. 29-37.Young C.L., Britton Z.T., Robinson A.S. // Biotechnology Journal. 2012. V. 7. № 5. P. 620-634.Young C.L., Britton Z.T., Robinson A.S. // Biotechnology Journal. 2012. V. 7. № 5. P. 620-634.Paraskevopoulou V., Falcone F.H. // Microorganisms. 2018. V. 6. № 2. P. 47.Paraskevopoulou V., Falcone F.H. // Microorganisms. 2018. V. 6. № 2. P. 47.Alquéres S.M.C., Branco R.V., Freire D.M.G., Alves T.L.M., Martins O.B., Almeida R.V. // Enzyme Research. 2011. V. 2011. P. 7.Alquéres S.M.C., Branco R.V., Freire D.M.G., Alves T.L.M., Martins O.B., Almeida R.V. // Enzyme Research. 2011. V. 2011. P. 7.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.