ความจำเพาะต่อตัวรับและปฏิกิริยาทรานส์ไกลโคซิเลชันของรีคอมบิแนนท์เอนไซม์แอมิโลมอลเทสต่อการสังเคราะห์กลูโคซิลโพลิออล
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
เอนไซม์แอมิโลมอลเทสเป็นเอนไซม์ที่สามารถเร่งปฏิกิริยาได้หลายรูปแบบรวมถึงปฏิกิริยาการโยกย้ายหมู่ไกลโคซิล เพื่อผลิตฟังก์ชัลนัลไกลโคไซด์ซึ่งสามารถนำไปประยุกต์ใช้ในระดับอุตสาหกรรมต่างๆ สำหรับในการศึกษานี้ เป็นการแสดงออกของพลาสมิด p19bAMY ที่สร้างขึ้นจากเวกเตอร์ pET-19b และยีน AMase ของแบคทีเรีย Thermus sp. ใน Escherichia coli BL21 (DE3) เพื่อใช้ผลิตเอนไซม์แอมิโลมอลเทส โดยสภาวะที่เหมาะสมสำหรับการผลิตเอนไซม์แอมิโลมอลเทส คือ การเลี้ยงเชื้อแบบเขย่าที่อุณหภูมิ 37 องศาเซลเซียส ความเร็วรอบ 250 รอบ/นาที เป็นเวลา 24 ชั่วโมง ที่ความเข้มข้นของ IPTG 0.8 มิลลิโมลาร์ จากนั้น ได้ใช้กระบวนการทำเอนไซม์แอมิโลมอลเทสชนิดหยาบที่ผลิตได้ให้บริสุทธิ์ด้วยคอลัมน์ HisTrap FFTM พบว่าเอนไซม์มีความบริสุทธิ์เพิ่มขึ้น 9 เท่า มีกิจกรรมจำเพาะของเอนไซม์อยู่ที่ 150 หน่วย/มิลลิกรัม และให้ผลผลิตที่ 36% เมื่อทำการศึกษาด้วยเทคนิค SDS-PAGE พบว่าน้ำหนักโมเลกุลของเอนไซม์แอมิโลมอลเทสที่บริสุทธิ์มีค่าเท่ากับ 60 กิโลดาลตัน การวิเคราะห์ความจำเพาะต่อตัวรับและปฏิกิริยาทรานส์ไกลโคซิเลชันของเอนไซม์แอมิโลมอลเทสต่อการสังเคราะห์กลูโคซิลโพลิออล โดยใช้แป้งมันสำปะหลังเป็นตัวให้ไกลโคซิลและน้ำตาลแอลกอฮอล์ชนิดต่างๆ เป็นตัวรับ พบว่าตัวรับโพลิออลที่มีแอคทิวิตีสูงสุดคือ อิริทริทอล รองลงมาคือ มอลทิทอล และไซลิทอล ตามลำดับ ผลการวิเคราะห์ผลผลิตของผลิตภัณฑ์โดย TLC พบว่าผลิตภัณฑ์อิริทริทอลกลูโคไซด์ (EG1-4) ที่สังเคราะห์ได้คิดเป็นผลผลิตร้อยละ 29.3 (น้ำหนัก/น้ำหนัก)
Article Details
เอกสารอ้างอิง
Yu, H., and Chen, X., 2008, Enzymatic synthesis of carbohydrate-containing biomolecules, pp.1-22, Wiley Encyclopedia of Chemical Biology.
Jaitak, V., Kaul, V. K., Kumar, N., Singh, B., Savergave, L. S., Jogdand, V. V., and Nene, S., 2009, Simple and efficient enzymatic transglycosylation of stevioside by β-cyclodextrin glucanotransferase from Bacillus firmus, Biotechnol. Lett. 31:1415-1420.
Jung, S. W., Kim, T. K., Lee, K. W., and Lee, Y. H., 2007, Catalytic properties of β-cyclodextrin glucanotransferase from Alkalophilic Bacillus sp. BL-12 and intermolecular transglycosylation of stevioside, Biotechnol. Bioprocess Eng. 12: 207-212.
Przylas, I., Tomoo, K., Terada, Y., Takaha, T., Fujii, K., Saenger, W., and Sträter, N., 2000, Crystal structure of amylomaltase from Thermus aquaticus, a glycosyltransferase catalysing the production of large cyclic glucans, J. Mol. Biol. 296: 873-886.
Takaha, T., and Smith, S. M., 1999, The functions of 4-α-glucanotransferases and their use for the production of cyclic glucans, Biotechnol. Genet. Eng. Rev. 16:257-280.
Bhuiyan, S. H., Kitaoka, M., and Hayashi, K., 2003, A cycloamylose-forming hyperthermostable 4-α-glucanotransferase of Aquifex aeolicus expressed in Escherichia coli, J. Mol. Catal. B: Enzym.22: 45-53.
Szejtli, J., 1988, Cyclodextrin Technology, Dordrecht: Kluwer Academic Publisher.
Boos, W., and Shuman, H., 1998, Maltose/maltodextrin system of Escherichia coli: transport, metabolism, and regulation, Microbiol. Mol. Biol. Rev. 62: 204-229.
Monod, J., and Torriani, A. M., 1950, Amylomaltase of Escherichia coli, Annales de l'Institut Pasteur. 78(1): 65-77.
Kaper, T., van der Maarel, M., Euverink, G. J., and Dijkhuizen, L., 2004, Exploring and exploiting starch-modifying amylomaltases from thermophiles, Biochem. Soc. Trans. 32: 279-282.
Marcus, J. B., 2013, Carbohydrate basics: sugars, starches and fibers in foods and health, Food science and the culinary arts, pp. 149-187.
Rapaille, A. G. J., Heume M., 2016, Sugar Alcohols, In Caballero B, Finglas PM, Toldrá F, (Ed.), Encyclopedia of Food and Health, Oxford: Academic Press
BeMiller, J. N., 2019, Carbohydrate reactions. carbohydrate chemistry for food scientists, AACC International Press. [14] Frigaard, N. U., 2018, Sugar and Sugar Alcohol Production in Genetically Modified Cyanobacteria.
Granström, T., and Leisola, M., 2013, Microbial production of xylitol and other polyols, In microbial production of food ingredients, pp 469-493.
Watanasatitarpa, S., Rudeekulthamrong, P., Krusong, K., Srisimarat, W., Zimmermann, W., Pongsawasdi, P., and Kaulpiboon, J., 2014, Molecular mutagenesis at Tyr-101 of the amylomaltase transcribed from a gene isolated from soil DNA, Appl. Biochem. Microbiol. 50: 243-252.
Park, J. H., Kim, H. J., Kim, Y. H., Cha, H., Kim, Y. W., Kim, T. J., Kim, Y. R., and Park, K. H., 2007, The action mode of Thermus aquaticus YT-1 4-α-glucanotransferase and its chimeric enzymes introduced with starch-binding domain on amylose and amylopectin, Carbohydr. Polym. 67:164-173.
Bradford, M. M., 1976, A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding, Anal. Biochem. 72: 248-254.
Miwa, I., Okuda, J., Maeua, K., and Okuda, G., 1972, Mutarotase effect on colorimetric determination of blood glucose with β-D-glucose oxidase, Clinica Chimica Acta. 37: 538-540.
Weber, K., and Osborn, M., 1975, Proteins and SDS: Molecular weight determination on polyacrylamide gels and related procedures, The Proteins, Academic Press, New York.
Chotipanang, K., Bhunthumnavin, W., and Prousoontorn, M. H., 2011, Synthesis of alkyl glycosides from cyclodextrin using cyclodextrin glycosyltransferase from Paenibacillus sp. RB01, J. Inclusion Phenom. Macrocyclic Chem. 70: 359-368.
Kaulpiboon, J., and Pongsawasdi, P., 2005, Purification and characterization of cyclodextrinase from Paenibacillus sp. A11, Enzyme Microb. Technol. 36: 168-175.
Kaulpiboon, J., Poomipark, N., and Watanasatitarpa, S., 2016, Expression and characterization of amylomaltase gene involved in the large-ring cyclodextrin and isomalto-oligosaccharide production, Thammasat Int. J. Sci. Technol. 21: 18-28.
Lee, B. H., Oh, D. K., and Yoo, S. H., 2009, Characterization of 4-α-glucanotransferase from Synechocystis sp. PCC 6803 and its application to various corn starches, New Biotechnol. 26: 29-36.
Bang, B. Y., Kim, H. J., Kim, H., Baik, M.Y., Ahn, S. C., Kim, C., and Park, C. S., 2006, Cloning and overexpression of 4-α glucanotransferase from Thermus brockianus (TBGT) in E. coli, J. Microbiol. Biotechnol. 16: 1809-1813.
Terada, Y., Fujii, K., Takaha, T., and Okada, S., 1999, Thermus aquaticus ATCC 33923 amylomaltase gene cloning and expression and enzyme characterization: production of cycloamylose, Appl. Environ. Microbiol. 65: 910-915.
Takaha, T., Yanase, M., Okada, S., and Smith, S. M., 1993, Disproportionating enzyme (4-α-glucanotransferase; EC 2.4.1.25) of potato: purification, molecular cloning, and potential role in starch metabolism, J. Biol. Chem. 268: 1391-1396.
Xavier, K. B., Peist, R., Kossmann, M., Boos, W., and Santos, H., 1999, Maltose metabolism in the hyperthermophilic archaeon thermococcus purification and characterization of key enzymes, J. Bacteriol. 181:3358-3367.
Srisimarat, W., Powviriyakul, A., Kaulpiboon, J., Krusong, K., Zimmermann, W., and Pongsawasdi, P., 2011, A novel amylomaltase from Corynebacterium glutamicum and analysis of the large-ring cyclodextrin products, J. Inclusion Phenom. Macrocyclic Chem. 70: 369-375.
Kitahata, S., Murakami, H., and Okada, S., 1989, Purification and some properties of amylomaltase from Escherichia coli IFO 3806, Agric. Biol. Chem. 53: 2653-2659.
