Preparation and Properties of New Biocatalysts for Destruction of Plant non-Starch Polysaccharides

Recombinant strains Penicillium verruculosum were created which produce homologous endoglucanase 2 (Er2) and heterologous xylanase E (XylE) P. canescens. The recombinant strains were used for preparing new biocatalysts which are enzyme preparations (EP) enriched considerably with Er2 and XylE; the biocatalysts are highly active to plant non-starch polysaccharides (NPS) such as cellulose, β-glucan, xylan. Proteic chromatography was used for determining the qualitative and quantitative composition of the new EP to show that they contain (expressed as proportions of the total protein content) ca. 16–17 % Er2, 48–63 % XylE, 17–30 % cellobiohydrolase, while EP prepared with the recipient strain contained 1.4 % Er2, ca. 60 % cellobiohydrolase and no XylE. pH equal to 4.0 and 5.5 were optimal for the activity to cellulose (with respect to carboxymethylcellulose, CMC) and to xylanase, respectively, EP being active over a wide range of pH from 3 to 7. EP were active to CMC and xylanase at the temperature range from 20 to 80 °C with maxima at 60 and 70 °C. The activity of new EP to xylanase was practically not inhibited by protein inhibitors of rye.

1. Food Outlook. Biannual report on global food markets // Food and Agriculture Organization of the United Nations. 2016. 133 p.

2. Чернышев Н.И., Панин И.Г., Шумский Н.И., Гречишников В.В. // Антипитательные факторы кормов. Воронеж: Воронежская областная типография. 2013. 206 с.

3. Jacob J.P., Pescatore A.J. // Ann Transl Med.. 2014. Vol. 2. № 2. doi: 10.3978/j.issn.2305-5839.2014.01.02.

4. Бутейкис Г., Блажинскас Д. // Комбикорма. 2012. № 6. С. 105—106.

5. Фаритов Т.А. // Корма и кормовые добавки для животных: Учебное пособие. СПб.: Лань. 2010. 304 с.

6. Annison G., Choct M. // World's Poultry Science Journal. 1991. Vol. 47. P. 232—242.

7. Beoford M.R., Classen H.L. // Poultry Science. 1993. Vol. 72. P. 137—139.

8. Choact M. Non starch polysaccharides effect on nutritive value / McNab J.M., Boorman K.N., ed. // Poultry Feedstuffs Supply, Composition and Nutritive Value. Cromwell Press. Trowbridge. 2002. P. 221—226.

9. Aehle W., ed. // Enzymes in Industry: Production and Applications, 3rd Edition. Wiley. Weinheim. 2007. P. 209—210.

10. Simon O. // Lohmann Information. 2000. № 23. P. 7—13.

11. Мерзлов Д.А., Зоров И.Н., Доценко Г.С., Денисенко Ю.А., Рожкова А.М., Сатрутдинов А.Д., Рубцова Е.А., Кондратьева Е.Г, Синицын А.П. // Биохимия. 2015. Т. 80. № 4. С. 556—567.

12. Денисенко Ю.А., Мерзлов Д.А., Гусаков А.В., Чекушина А.В., Синицын А.П. // Вестник Московского ун-та. Сер. 2. Химия. 2015. Т. 56. С. 348—353.

13. Синицын А.П., Черноглазов В.М., Гусаков А.В. Meтоды изучения и свойства целлюлитических ферментов. М.: ВИНИТИ, 1990. 290 с.

14. Синицын А.П., Гусаков А.В., Черноглазов В.М. Биокон- версия лигноцеллюлоных материалов. М.: Изд-во МГУ, 1995. 224 с.

15. Peterson, G.L. // Analytical Biochemistry. 1979. Vol. 100. № 2. P. 201—220.

16. Pereira J.F., de Queiroz M.V., Lopes F.J., Rocha R.B., Daboussi

17. M.J., de Araújo E.F. // Can J Microbiol. 2004 Vol. 50. № 11. P. 891—900.

18. Пат. РФ 2532840 С2. 10.11.2014. Бюл. № 31.

19. James, P., ed. / Proteome Research: Mass Spectrometry — Principles and Practice. Heidelbeg. Springer-Verlag. 1991. 274 p.

20. Gusakov A.V., Semenova M.V., Sinitsyn A.P. // Journal of Analytical Chemistry. 2010. Vol. 65. №. 14. P. 1446—1461.

21. Wilkins M.R., Lindskog I., Gasteiger E., Bairoch A., Sanchez J.-C., Hochstrasser D.F. and Appel R.D. // Electrophoresis. 1997. Vol. 18. P. 403—408.

22. Vahjen W., Simon O. // Animal Nutrition. 1998. Vol. 52. № 1. P. 1—14.

23. Weng X. -Y., Huang Y.-Y., Gao H., SunE J.-Y. // Biologia Plantarum. 2010. Vol. 54. № 1. P. 154—158.

24. Elliott G.O., McLauchlan W.R., Williamson G., Kroon P.A. // Journal of Cereal Science. 2003. Vol. 37. № 2. P. 187—194.

25. Синицын А.П., Зоров И.Н., Короткова О.Г., Мерзлов Д.А. // Птицеводство. 2016. № 1. С. 19—24.