Charakterystyka biochemiczna proteazy syntetyzowanej przez Streptomyces rimosus

• Autorzy: Jankiewicz U. , Koblak S. , Wierzchowski P. , Russel S.

Warianty tytułu

EN

Characterization of the protease synthesized by Streptomyces rimosus

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Badania prezentowane w niniejszej pracy miały na celu charakterystykę biochemiczną zewnątrzkomórkowej proteazy syntetyzowanej przez wyizolowany z gleby szczep Streptomyces rimosus i ocenę możliwości praktycznego wykorzystania tego enzymu w przemyśle. Badany enzym wyizolowano z 7-dniowych hodowli bakterii Streptomyces rimosus. Oczyszczony dwukrotnie enzym wykorzystano do charakterystyki biochemicznej w zakresie optymalnych warunków jego działania oraz wpływu aktywatorów i inhibitorów. Proteaza syntetyzowana przez S. rimosus wykazywała najwyższą aktywność w temperaturze 50°C i pH 7,5 oraz wysoką termostabilność w temperaturze 50°C. Dwuwartościowe jony Zn, Mo, Ni, Cd, Co hamowały aktywność enzymu, natomiast Ca i Mg – aktywowały. Silna inhibicja aktywności enzymu w obecności diizopropylofluorofosforanu (DFP) świadczy o tym, że jest to proteaza serynowa. Aktywność badanego enzymu była stabilna w obecności takich detergentów, jak Triton X-100, Tween 20, Tween 80, bromek heksadecylotrimetyloamoniowy (CTAB) oraz dodecylosiarczanu sodu (SDS).

EN

The research was aimed at isolation and biochemical characterization of the extracellular protease synthesized by the soil Streptomyces rimosus and assessment of the possibilities of practical use of this enzyme in the industry. For this purpose, the test enzyme was isolated from 7 day old culture of S. rimosus. The enzyme two-fold purified was used for biochemical characterization for optimal temperature and pH of activity and activators and inhibitors of activity. The S. rimosus protease showed the highest activity at 50°C and at pH 7.5 and high thermostability at 50°C. Divalent ions such as Zn, Mo, Ni, Cd, Co caused inhibition while Ca and Mg stimulated activity. Strong inhibition of activity in the presence of diisopropylfluorophosphate (DFP) indicates that it is a serine protease. The activity of the test enzyme was stable in the presence of such detergents as Triton X-100, Tween 20, Tween 80, hexadecyl trimethyl ammonium bromide (CTAB) and sodium dodecyl sulfate (SDS).

Słowa kluczowe

PL

enzymy proteolityczne; inhibitory proteaz; optimum temperaturowe; promieniowce

EN

Actinomycetes; protease inhibitors; proteolytic enzymes; temperature optimum

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie
• Rocznik: 2018
• Tom: T. 18, z. 2
• Strony: 5--14
• Opis fizyczny: Bibliogr. 28 poz., rys.

Twórcy

autor

Jankiewicz U.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Rolnictwa i Biologii, Katedra Biochemii

autor

Koblak S.

• Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie, Wydział Rolnictwa i Biologii, Katedra Biochemii

autor

Wierzchowski P.

• Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach, Zakład Użytków Zielonych

autor

Russel S.

• Instytut Technologiczno-Przyrodniczy w Falentach, Zakład Użytków Zielonych, al. Hrabska 3, 05-090 Raszyn

Bibliografia

• ABDELMOHSEN U.R., GRKOVIC T., BALASUBRAMANIAN S., KAMEL M.S., QUINN R.J., HENTSCHEL U. 2015. Elicitation of secondary metabolism in actinomycetes. Biotechnology Advances. Vol. 33. Iss. 6 s. 798–811.
• AL-ASKAR A.A., RASHAD Y.M., HAFEZ E.E., ABDULKHAIR W.M., BAKA Z.W., GHONEEM K.M. 2015. Characterization of alkaline protease produced by Streptomyces griseorubens E44G and its possibility for controlling Rhizoctonia root rot disease of corn. Journal Biotechnology & Biotechnological Equipment. Vol. 29. Iss. 3 s. 457–462.
• BEN ELHOUL M., ZARA JAOUADI N., REKIK H., BEJAR W. 2015. A novel detergent-stable solventtolerant serine thiol alkaline protease from Streptomyces koyangensis TN650. International Journal of Biological Macromolecules. Vol. 79 s. 871–882.
• BÖCKLE B., MULLER R. 1997. Reduction of disulfide bonds by Streptomyces pactum during growth. Applied and Environmental Microbiology. Vol. 63. Iss. 2 s. 790–792.
• BRADFORD M.M. 1976. A rapid and sensitive method for quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analytical Biochemistry. Vol. 72 s. 248–254.
• DINESH R., SRINIVASAN V.T.E.S., ANANDARAJ M., SRAMBIKKAL H. 2017. Endophytic actinobacteria: Diversity, secondary metabolism and mechanisms to unsilence biosynthetic gene clusters. Critical Reviews in Microbiology. Vol. 43. Iss. 5 s. 546–566.
• GHORBEL S., KAMMOUN M., SOLTANA H., NASRI M., HMIDET N. 2014. Streptomyces flavogriseus HS1: Isolation and characterization of extracellular proteases and their compatibility with laundry detergent. BioMed Research International. Vol. 2014. Article ID 345980 s. 18.
• GUPTA R., BEG Q.K., LORENZ P. 2002. Bacterial alkaline proteases: Molecular approaches and industrial applications. Applied Microbiology and Biotechnology. Vol. 59. Iss. 1 s. 15–32.
• HUI Z., DOI H., KANOUCHI H., MATSUURA Y., MOHRI S., NONOMURA Y., OKA T. 2004. Alkaline serine protease produced by Streptomyces sp. degrades PrP Sc. Biochemical and Biophysical Research Communications. Vol. 32. Iss. 1 s. 45–50.
• JANKIEWICZ U., KILISZCZYK A., RUSSEL S. 2012. Charakterystyka właściwości proteolitycznych dwóch wybranych szczepów bakterii z rzędu Myxococcales. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 12. Z. 3(39) s. 53–62.
• JANKIEWICZ U., MIROS E., GÓRSKA E., PRĘDECKA A., RUSSEL S. 2017. Aktywność proteolityczna keratyno litycznych bakterii Stenotrophomonas rhizophila. Woda-Środowisko-Obszary Wiejskie. T. 17. Z. 2(58) s. 103–110.
• KAMAL S., REHMAN S., IQBAL H. 2017. Biotechnological valorization of proteases: From hyperproduction to industrial exploitation – A review. Environmental Progress & Sustainable Energy. Vol. 36 s. 511–522.
• LI Q., YI L., MAREK P., IVERSON B.L. 2013. Commercial proteases: Present and future. FEBS Letters. Vol. 587. Iss. 8 s. 1155–1163.
• MEDEIROS G.M., BEZERRA R.P., TEIXEIRA J.A., SILVA F.O., CORREIA J.M., PORTO T.S., LIMA-FILHO J.L., FIGUEIREDO A.L. 2016. Screening, production and biochemical characterization of a new fibrinolytic enzyme produced by Streptomyces sp. (Streptomycetaceae) isolated from Amazonian lichens. Acta Amazonica. Vol. 46. Iss. 3 s. 1–8.
• MEHTA V.J., THUMAR, J.T., SINGH S.P. 2006. Production of alkaline protease from an alkaliphilic actinomycete. Bioresource Technology. Vol. 97. Iss. 14 s. 1650–1654.
• RAMESH S., RAJESH M., MATHIVANAN N. 2009. Characterization of a thermostable alkaline protease produced by marine Streptomyces fungicidicus MML1614. Bioprocess and Biosystem Engineering. Vol. 32 s. 791–800.
• SCHREY S.D., SCHELLHAMMER M., ECKE M., HAMPP R., TARKKA M.T. 2005. Mycorrhiza helper bacterium Streptomyces AcH 505 induces differential gene expression in the ectomycorrhizal fungus Amanita muscaria. New Phytologist. Vol. 168. Iss. 1 s. 205–216.
• SEONG C.N., JO J.S., CHOI S.K., KIM S.W., KIM S.J., LEE OH., HAN J.M., YOO J.C. 2004. Production, purification, and characterization of a novel thermostable serine protease from soil isolate, Streptomyces tenda. Biotechnology Letters. Vol. 26. Iss. 11 s. 907–909.
• SHARMA M., DANGI P., CHOUDHARY M. 2014. Actinomycetes: Source, identification, and their applications. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. Vol. 3. Iss. 2 s. 801–832.
• SHILPA A.J., RAVAL H., HARNISHA P., DRASHTI D., ANKIT R., SEEMA P. 2015. Production and characterization of keratinolytic protease from Streptomyces sp. International Journal of Current Microbiology and Applied Sciences. Vol. 24. Iss. 5 s. 962–975.
• SUTHINDHIRAN K., JAYASRI M.A., DIPALI D., PRASAR A. 2014. Screening and characterization of protease producing actinomycetes from marine saltern. Journal Basic of Microbiology. Vol. 54. Iss. 10 s. 1098–1109.
• SWIONTEK BRZEZINSKA M., JANKIEWICZ U., WALCZAK. 2013. M. Biodegradation of chitinous substances and chitinase production by the soil actinomycete Streptomyces rimosus. International Biodeterioration &Biodegradation. Vol. 84 s. 104–110.
• TAVANO O.L., BERENGUER-MURCIA A., SECUNDO F., FERNANDEZ-LAFUENTE R. 2018. Biotechnological applications of proteases in food technology. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. Vol. 17. Iss. 2 s. 412–436.
• THUMAR J., SINGH. S.P. 2007. Two-step purification of a highly thermostable alkaline protease from salt-tolerant alkaliphilic Streptomyces clavuligerus strain Mit-1. Journal of Chromatography B. Vol. 854. Iss. 1–2 s. 198–203.
• TOUIOUI S.B., JAOUADI N.Z., BOUDJELLA H., FERRADJI F.Z., BELHOUL M., REKIK H., BADIS A., BEJAR S., JAOUADI B. 2015. Purification and biochemical characterization of two detergent-stable serine alkaline proteases from Streptomyces sp. strain AH4. World Journal of Microbiology and Biotechnology. Vol. 31. Iss. 7 s. 1079–1092.
• VURUKONDA S.S.K.P., GIOVANARDI D., STEFANI E. 2018. Plant growth promoting and biocontrol activity of Streptomyces spp. as endophytes. International Journal of Molecular Science. Vol. 19. Iss. 4 s. 1–26.
• XIN Y., SUN Z., CHEN Q., WANG J., WANG Y., LUOGONG L., LI S., DONG W., CUI Z., HUANG Y. 2015. Purification and characterization of a novel extracellular thermostable alkaline protease from Streptomyces sp. M30. Journal of Microbioly and Biotechnology. Vol. 25 s. 1944–1953.
• ZHANG B., WU X., ZHANG W., CHEN X., ZHANG G., AI X., SUN L., ZHANG B., LIU G., CHEN T., DYSON P. 2016. Diversity and succession of actinobacteria in the Forelands of the Tianshan Glacier, China. Geomicrobiology Journal. Vol. 33. Iss. 8 s. 716–723.

Uwagi

PL

Opracowanie rekordu w ramach umowy 509/P-DUN/2018 ze środków MNiSW przeznaczonych na działalność upowszechniającą naukę (2018).