Получение и изучение биохимических свойств рекомбинантной α-амилазы из Bacillus paralicheniformis
##plugins.themes.bootstrap3.article.main##
##article.abstract##
В настоящем исследовании успешно клонирована, экспрессирована в клетках Escherichia coli и очищена α-амилаза из казахстанского штамма Bacillus paralicheniformis, обладающего высокой амилолитической активностью. Ген α-амилазы был амплифицирован методом полимеразной цепной реакции с использованием специфических праймеров, подобранных на основе данных полногеномного секвенирования штамма B. paralicheniformis T7 (GenBank accession # CP124861). Ген был клонирован в векторе pET-28c(+) и с помощью плазмидной экспрессии была получена рекомбинантная α-амилаза. С использованием металлоаффинной хроматографии был очищен рекомбинантый белок, выход которого составил 1,26 мг/л. Рекомбинантная α-амилаза обладает максимальной активностью при 85°С и устойчива к часовой инкубации при 70°С и 80°С. Оптимальное значение рН для рекомбинантного фермента составляет 6,0. Удельная активность рекомбинантной α-амилазы в оптимальных условиях составляет 2512.6 ± 54.7 Ед/мг. Ионы Ca2+, Cu2+ Co2+ в 1,5-2 раза увеличивают, а ионы Fe3+ на 90% уменьшают активность рекомбинантной α-амилазы. Основными продуктами гидролиза картофельного крахмала при использовании рекомбинантной α-амилазы выступают: глюкоза, мальтоза, мальтотреоза, мальтотетраоза и мальтопентаоза. В целом, результаты свидетельствуют о высоком потенциале использования α-амилазы из B. paralicheniformis в переработке крахмала и крахмалсодержащего сырья.
##plugins.themes.bootstrap3.article.details##
##plugins.generic.dates.accepted## 2025-07-24
##plugins.generic.dates.published## 2024-09-30
Библиографические ссылки
Kirk, O., Borchert T.V., Fuglsang, C.C. Industrial enzyme applications // Current opinion in biotechnology. - 2002. - Vol. 13(4). - P. 345-51. https://doi.org/10.1016/s0958-1669(02)00328-2.
Gopinath, S.C., Anbu, P., Arshad, M. K., Lakshmipriya, T., Voon, C. H., Hashim, U., Chinni, S. V. Biotechnological Processes in Microbial Amylase Production // BioMed research international. - 2017. - Vol. 2017. - P. 1272193. https://doi.org/10.1155/2017/1272193.
Gupta, R., Gigras, P., Mohapatra, H., Goswami, V.K., & Chauhan, B. Microbial α-amylases: a biotechnological perspective // Process Biochemistry. - 2003. - Vol. 38(11). - P. 1599-1616. https://doi.org/10.1016/S0032-9592(03)00053-0.
Jujjavarapu, S.E., Dhagat, S. Evolutionary Trends in Industrial Production of α-amylase // Recent patents on biotechnology. - 2019. - Vol. 13(1). - P. 4-18. https://doi.org/10.2174/2211550107666180816093436.
Sindhu, R., Binod, P., Pandey, A. 1 - α-Amylases // Current Developments in Biotechnology and Bioengineering. - 2017. - P. 3-24. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63662-1.00001-4
Zhang, Q., Han, Y., Xiao, H. Microbial α-amylase: A biomolecular overview // Process Biochemistry. - 2017. - Vol. 53. - P. 88-101. https://doi.org/10.1016/j.procbio.2016.11.012.
Elyasi Far, B., Ahmadi, Y., Yari Khosroshahi, A., Dilmaghani, A. Microbial Alpha-Amylase Production: Progress, Challenges and Perspectives // Advanced pharmaceutical bulletin. - 2020. - Vol. 10(3). - P. 350-358. https://doi.org/10.34172/apb.2020.043.
de Souza, P. M., de Oliveira Magalhães, P. Application of microbial α-amylase in industry - A review // Brazilian Society for Microbiology. - 2010. - Vol. 41(4). - P. 850-861. https://doi.org/10.1590/S1517-83822010000400004.
Farias, T.C., Kawaguti, H.Y., Bello Koblitz., M.G. Microbial amylolytic enzymes in foods: Technological importance of the Bacillus genus // Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. - 2021. - Vol. 35. - P. 102054. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2021.102054.
Läufer, A. Starch Biorefinery Enzymes // Advances in biochemical engineering/biotechnology. - 2019. - Vol. 166. - P. 137-152. https://doi.org/10.1007/10_2016_60.
Pranay, K., Padmadeo, S.R., Prasad, B. Production of amylase from Bacillus subtilis sp. strain KR1 under solid state fermentation on different agrowastes // Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. - 2019. - Vol. 21. - P. 101300. https://doi.org/ 10.1016/j.bcab.2019.101300.
Zhang, K., Tan, R., Yao, D., Su, L., Xia, Y., & Wu, J. Enhanced Production of Soluble Pyrococcus furiosus alpha-Amylase in Bacillus subtilis through Chaperone Co-Expression, Heat Treatment and Fermentation Optimization // Journal of microbiology and biotechnology. - 2021. - Vol. 31(4). - P. 570-583. https://doi.org/10.4014/jmb.2101.01039.
Bradford, M.M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding // Analytical biochemistry. - 1976. - Vol. 72. - P. 248-254. https://doi.org/10.1006/abio.1976.9999.
Mehta, D., Satyanarayana, T. Bacterial and Archaeal alpha-Amylases: Diversity and Amelioration of the Desirable Characteristics for Industrial Applications // Frontiers in microbiology. - 2016. - Vol. 7. - P. 1129. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.01129.
Wu, X., Wang, Y., Tong, B., Chen, X., & Chen, J. Purification and biochemical characterization of a thermostable and acid-stable alpha-amylase from Bacillus licheniformis B4-423 // International journal of biological macromolecules. - 2018. - Vol. 109. - P. 329-337. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2017.12.004.
Du, R., Song, Q., Zhang, Q., Zhao, F., Kim, R. C., Zhou, Z., & Han, Y. Purification and characterization of novel thermostable and Ca-independent alpha-amylase produced by Bacillus amyloliquefaciens BH072. International journal of biological macromolecules. - 2018. - Vol. 115. - P. 1151-1156. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.05.004.
Afrisham, S., Badoei-Dalfard A, Namaki-Shoushtari A, Karami Z. Characterization of a thermostable, CaCl 2 -activated and raw-starch hydrolyzing alpha-amylase from Bacillus licheniformis AT70: Production under solid state fermentation by utilizing agricultural wastes // Journal of Molecular Catalysis B: Enzymatic. - 2016. - Vol. 132. - P. 98-106. https://doi.org/ 10.1016/j.molcatb.2016.07.002.
Kumar, V. Identification of the sequence motif of glycoside hydrolase 13 family members // Bioinformation. - 2011. - Vol. 6(2). - P. 61-63. https://doi.org/10.6026/97320630006061.
Wang, Y.C., Wang, Y. C., Hu, H. F., Ma, J. W., Yan, Q. J., Liu, H. J., & Jiang, Z. Q. A novel high maltose-forming alpha-amylase from Rhizomucor miehei and its application in the food industry // Food chemistry. - 2020. - Vol. 305. - P. 125447. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125447.
Janecek, S., Svensson, B., MacGregor, E.A. α-Amylase: an enzyme specificity found in various families of glycoside hydrolases // Cellular and molecular life sciences. - 2014. - Vol. 71(7). - P. 1149-1170. https://doi.org/10.1007/s00018-013-1388-z.
Mohamed, S.A., Al-Malki, A.L., Kumosani, T.A. Partial purification and characterization of five α-amylases from a wheat local variety (Balady) during germination // Australian Journal of Basic and Applied Sciences. - 2009. - Vol. 3(3). - P. 1740-1748.
Kiribayeva, A., Silayev, D., Akishev, Z., Baltin, K., Aktayeva, S., Ramankulov, Y., & Khassenov, B. An impact of N-glycosylation on biochemical properties of a recombinant α-amylase from Bacillus licheniformis // Heliyon. - 2024. - Vol. 10(6). - P. e28064. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2024.e28064.