Использование индуцибельного промотора гена глюкоамилазы для получения новых мультиферментных комплексов Penicillium verruculosum

С использованием новой плазмидной конструкции на основе индуцибельного промотора гена глюкоамилазы (gla1) были созданы новые рекомбинантные штаммы Penicillium verruculosum, секретирующие гетерологичную ксиланазу Е (КсилЕ) P. canescens. Получены новые биокатализаторы, представляющие собой целлюлолитические ферментные препараты (ФП), обогащённые КсилЕ. Содержание КсилЕ в рекомбинантных ФП варьируется в оптимальных пределах 11–24 % от общего пула белка при сохранении (в целом) целлюлазного ком-плекса P. verruculosum. Гидролитическая активность новых ФП по отношению к полимерам растительных субстратов превосходила таковую для ФП, полученных при использовании других систем экспрессии и коммерческих препаратов. Так, новые ФП glaX-17 на 13 % превосходили контрольный ФП реципиентного штамма по эффективности гидролиза осиновой древесины и на 20 % были более эффективны по сравнению с коммерческим ФП Accelerase Duet. При гидролизе пшеничных отрубей новые ФП glaX-17 были на 35–43 % эффективнее контрольного ФП и на 25 % превосходили коммерческий ФП Accelease Duet. В данной работе показана эффективность использования нового gla1 промотора при получении ФП (биокатализаторов) с сохранением сбалансированного целлюлазного комплекса штамма и оптимальным выходом гетерологичной КсилЕ, необходимых для глубокого гидролиза ксилансодержащей растительной биомассы.

1. Balat M. // Energy Conversion and Management. 2011. Vol. 52. P. 858—875.

2. Adsul. M.G., Singhvi M.S., Gaikaiwari S.A., Gokhale D.V. // Bioresource Technology. 2011. Vol. 102. P. 4304—4312.

3. Bauer S., Vasu P., Persson S., Mort A., Somerville C. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2006; 103(30): 11417—11422.

4. Pragya Tiwari, Misra B.N., Neelam S. Sangwan // BioMed Research International, 2013, Article ID 203735, 10 pages, http://dx.doi.org/10.1155/2013/203735.

5. J.A. Teixeira, D.B. Gonc¸alves, M.V. de Queiroz and E.F. de Araujo // Journal of Applied Microbiology. 2011. 111. 818—825.

6. Liwei Gao , Zhonghai Li, Chengqiang Xia, Yinbo Qu, Meng Liu, Piao Yang, Lele Yu and Xin Song // Biotechnol Biofuels (2017) 10:100, DOI 10.1186/s13068-017-0783-3.

7. Соловьева И.В., Окунев О.Н., Вельков В.В., Кошелев А.В., Бубнова Т.В., Кондратьева Е.Г., Скомаровский А.А., Синицын А.П // Микробиология. 2005. Т .74. С. 1—7.

8. Синицын А.П., Осипов Д.О., Рожкова А.М., Бушина Е.В., Доценко Г.С., Синицына О.А., Кондратьева Е.Г., Немашкалов В.А., Матыс В.Ю., Кошелев А.В., Окунев О.Н. // Биотехнология. 2013. № 5. С. 50—53.

9. Ilmén M., Saloheimo A., Onnela M., Penttilä M. // Applied and Environmental Microbiology. 1997. Vol. 63. P. 1298—1306.

10. Правильников А.Г. Дис. … канд. хим. наук. М.: Изд-во МГУ, 2012. 104 с.

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. Вып. 4. С. 556—567.

12. Volkov P.V., Rozhkova A.M., Gusakov A.V., Zorov I.N., Sinitsyn A.P. // Biochimie. 2015. Vol. 110. P. 45—51.

13. Bulakhov A.G., Volkov P.V., Rozhkova A.M., Gusakov A.V., Nemashkalov V.A., Sinitsyn A.P. PLOS ONE, 2017 Jan 20;12(1): e0170404. doi: 10.1371/journal.pone.0170404. eCollection 2017.

14. Pisanelli I., Kujawa M., Gschnitzer D., Spadiut O., Seiboth B., Peterbauer C. // Appl. Microbiol. Biotechnol. 86(2). P. 599—606.

15. Inoue H., Fujii T., Yoshimi M., Taylor L., Decker S., Kishishita S., Nakabayashi M., Ishikawa K. // J. Ind. Microbiol. Biotechnol. 2013 Aug; 40(8). P. 823—30.

16. N. Nelson // J. Biol. Chem. 1944. Vol. 153. P. 375—379.

17. M. Somogyi // J. Biol. Chem. 1952. Vol. 195. P. 19—23.

18. Синицын А.П., Черноглазов В.М., Гусаков А.В. Методы изучения и свойства целлюлолитических ферментов. Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология. М.: ВИНИТИ, 1990. 290 с.

19. Peterson G.L. // Analytical Biochemistry. 1979. Vol. 100(2). P. 201—220.

20. Aleksenko A.Y., Makarova N.A., Nikolaev I.V., Clutterbuch A.J. // Current Genetic. 1995. Vol. 28. P. 474—478.

21. Синицын А.П., Рубцова Е.А., Шашков И.А, Рожкова А.М., Синицына О.А., Кондратьева Е.Г., Зоров И.Н., Мерзлов Д.А., Осипов Д.О., Матыс В.Ю. // Катализ в промышленности. 2017. № 4. С. 331—338.

22. Yoji H., Katsuhiko K., Katsuya G., Chieko K., Gakuzo T. // Curr Genet. 1992. Vol. 22. P. 89—91.

23. Gabrielii I., Gatenholm P., Glasser W.G., Jain R.K., Kenne L. // Carbohydrate Polymers. 2000. Vol. 43. P. 367—374.

24. Sun R.C., Tomkinson J., Wang Y.X., Xiao B. // Polymer. 2000. Vol. 41. P. 2647—2656.