Carboxymethyl celluase (cellulase) was purified from cell-free extract of the recombinant Escherichia coli carrying a Bacillus licheniformis WL-12 cellulase gene by DEAE-Sepharose and phenyl-Sepharose column chromatography with specific activity of 163 U/mg protein. The molecular mass of the purified enzyme was estimated to be approximately 49.5 kDa by sodium dodecyl sulfate-polyacrylamide gel electrophoresis. The enzyme had a pH optimum at 5.5 and a temperature optimum at $55^{\circ}C$. The activity of the enzyme was completely inhibited by SDS (5 mM), and slightly enhanced by $Cu^{2+}$ (5 mM). The cellulase was active on CMC, konjac, barely glucan and lichenan, while it did not exhibit activity towards xylan, locust bean gum, and p-nitrophenyl-$\beta$-glucopyranoside. The predominant products resulting from the cellulase hydrolysis were cellobiose and cellotriose for cellooligosaccharides including cellotriose, cellotetraose and cellopentaose. The enzyme could hydrolyze cellooligosaccharides larger than cellobiose.
Yang, Fan;Gong, Yanfen;Liu, Gang;Zhao, Shengming;Wang, Juan
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.25
no.7
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pp.1101-1107
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2015
The role of CRE1 in a thermophilic fungus, Myceliophthora thermophila ATCC42464, was studied using RNA interference. In the cre1-silenced strain C88, the filter paper hydrolyzing activity and β-1,4-endoglucanase activity were 3.76-, and 1.31-fold higher, respectively, than those in the parental strain when the strains were cultured in inducing medium for 6 days. The activities of β-1,4-exoglucanase and cellobiase were 2.64-, and 5.59-fold higher, respectively, than those in the parental strain when the strains were cultured for 5 days. Quantitative reverse-transcription polymerase chain reaction showed that the gene expression of egl3, cbh1, and cbh2 was significantly increased in transformant C88 compared with the wild-type strain. Therefore, our findings suggest the feasibility of improving cellulase production by modifying the regulator expression, and an attractive approach to increasing the total cellulase productivity in thermophilic fungi.
From the plasmid pYA300 carring a CMCase of Rhizobium fredii USDA193 plasmid was subcloned into pBluescript II KS(+)/pBluescript II SK(+) vectors and designated pYA500 and pYA600, respectively. Escherchia coli cells transformed with pYA500 porduced the CMCase more than with pYA600. The orientation of the cloned fragment in pBluescript vector had the effect on gene expression in E. coli background. When the 1.7 kb CMCase gene fragment of R. fredii USDA193 was hybridized to EcoRI-digested total DNA from R. meliloti and R. fredii USDA 191 the unique bands hybridized respectively, indicating that some genetic diversity exists in the EcoRI restriction enzyme site for CMCase gene in Rhizobium strains. The optimum pH of enzyme activity was 7 and the optimum temperature of that was nearly 37$\circ$C. The cellulase-minus derivatives of pYA500 were constructed by Tn5 insertional mutation. Among 6000 transconjugants, two mutant plasmids (designated pYA500::Tn5a and pYA500::Tn5b) were detected from the cellulase- negative transconjugants. The product of CMCase gene was analyzed by one dimensional SDS- PAGE of the cell extracts. About 45 kDa protein was considered to be a product of CMCase gene.
A carboxymethyl cellulase gene, cel5B, was cloned, sequenced, and expressed in Escherichia coli. pRCS20 in E. coli was identified from metagenomic cosmid library of cow rumen for cellulase activity on a carboxymethyl cellulose agar plates. Cosmid clone (RCS20) was partially digested with Sau3AI, ligated into BamHI site of pBluescript II SK+ vector, and transformed into E. coli $DH5{\alpha}$. The insert DNA of 1.3 kb was obtained, designated cel5B, which has the activity of hydrolyzation of CMC. The cel5B gene had an open reading frame (ORF) of 1,059 bp encoding 352 amino acids with a signal peptide of 48 amino acids and the conserved region, VIYEIYNEPL, belongs to the glycosyl hydrolase family 5. The molecular mass of Cel5B protein expressed from E. coli $DH5{\alpha}$ exhibited to be about 34 kDa by CMC-SDS-PAGE. The optimal pH was 8.0, and the optimal temperature was about $50^{\circ}C$ for its enzymatic activity.
The cellulase gene of Bacillus licheniformis K11 which has plant growth-promoting activity by auxin and antagonistic ability by siderophore was cloned in pUC18 using PCR employing heterologous primers. The 1.6kb PCR fragment contained the full sequence of the cellulase gene, denoted celW which has been reported to encode a 499 amino acid protein. Similarity search in protein data base revealed that the cellulase from B. licheniformis K11 was more than 97% identical in amino acid sequence to those of various Bacillus spp. The cellulase protein from B. licheniformis K11, overproduced in E. coli DH5${\alpha}$ by the lac promoter on the vector, had apparent molecular weight of 55 kDa upon CMC-SDS-PAGE analysis. The protein not only had enzymatic activity toward carboxymethyl-cellulose (CMC), but also was able to degrade insoluble cellulose, such as Avicel and filter paper (Whatman$^{\circledR}$ No. 1). In addition, the cellulase could degrade a fungal cell wall of Phytophthora capsici. Consequently B. licheniformis K11 was able to suppress the peperblight causing P. capsici by its cellulase. Biochemical analysis showed that the enzyme had a maximum activity at 60$^{\circ}C$ and pH 6.0. Also, the enzyme activity was activated by Co$^{2+}$ of Mn$^{2+}$ but inhibited by Fe$^{3+}$ or Hg$^{2+}$. Moreover, enzyme activity was not inhibited by SDS or sodium azide.
The gene encoding endoxylanase (xylS) was isolated from a genomic library of Bacillus licheniformis NBL420. Two positive clones, which harbor 1.5 kb and 0.8 kb inserts respectively, were screened on RBB dyed-xylan plates and the recombinant plasmids were named as pBX3 and pBX5. The nucleotide sequencings of two inserts revealed the existence of common 639 bp of open reading frame which encode 232 amino acids. The xylS gene was successfully subcloned into pET22b(+) vector and overexpressed. Enzymatic properties including optimum pH, optimum temp, thermostability and pH stability were investigated. Activity staining of XylS was identical with that of original Bacillus licheniformis NBL420.
Fermented soybeans contain microorganisms, diverse enzymes, and bioactive compounds. Few studies on cellulase in Chungkookjang exist. Oligosaccharides play diverse roles of bioactivity. Through Congo red test and activity staining, it was confirmed that the enzyme solution contained cellulase. Optimal pH and temperature of the cellulase produced by Bacillus licheniformis B1 were 10 and $40^{\circ}C$, respectively. Through TLC analysis, it was demonstrated that the enzyme solution degraded carboxymethyl cellulose (CMC), whose main products contained dimer and trimer oligosaccharides. Cellulase activity of barley-Chungkookjnag fermented by the strain increased, compared with that of Chungkookjang. The cellulase was found to be a ${\beta}$-1,4-glucanase through the analysis of the cloned gene, showing polymorphism at 32 amino acid sites in the coding range of amino acid 10 and 460.
The influence of cellulosic and hemicellulosic substrates on the production of cellulase and xylanase complexes in Aspergillus niger was investigated. The culture conditions with different substrates exhibited profound effects on the level of endoglucanase (CMCase), ${\beta}-glucosidase$, endoxylanase and ${\beta}-xylosidase$, and on their isozyme patterns. However, intracellular and extracellular isozyme patterns of cellulase and xylanase complexes were qualitatively identical and appeared to be simultaneous in the early growth phase. Prolonged incubation led to the increase in the concentrations of isozymes with a little changes in the relative proportions of those isozymes. These results suggest that the biosynthesis of cellulase and xylanase complexes in A. niger is coordinately regulated at the level of induction. Moreover, multiple forms of extracellular cellulase and xylanase complexes seem to be the outcome of specific gene expression and should not be considered solely as the consequence of post-secretional modification of synthesized enzymes.
This study was performed during the four seasons for the production of transgenic pigs containing the Cellulase Digest Gene. Purebred Landrace gilts and sows approximately 8∼15 months of age (n=126) were used for the collection of 1-cell zygotes for DNA microinjection and transfer. Retrospectively, estrus synchronization and superovulation schemes were evaluated to assess practicality fur zygote collection. Synchronization and superovulation procedures were used that cyclic gilts were synchronized with 20mg altrenogest (ALT) per day for 9 days after PG600 administration followed by superovulation with 1000 IU pregnant mares serum gonadotropin (PMSG) and 750IU human chorionic gonadotrophin (hCG). The cellulase digestion gene for microinjection is rat elasterase promoter (rEl) linked to CelD gene. After hormone treatment, 1,422 embryos were collected from 91 donors and 95.6% (1,359/1,422) embryos were in 1-cell stage which can be visualized the pronuclei for DNA microinjection. A total of 725 DNA microinjected embryos transferred into 35 recipients and produced 65 piglets from 13 litters. Pregnancy rate according to the number of transferred embryos to recipients was higher the group which received 21 to 24 embryos (50.0%) than other groups 20.0% in less and 33.3% in more. A tail tissue was collected from 65 piglets for biopsy. PCR screening was performed on each DNA sample using two separate sets of primers specific for the 5'- and 3'-flanking region of the rEl-CelD gene. Five of the 65 piglets (7.69%) were positive for the transgene. This study provide useful information regarding production of transgenic pig for bioreactor research.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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