遺伝子とタンパク質の研究 オープンアクセス

抽象的な

カボチャ皮プロテアーゼの洗剤への新規応用

Vadivukkarasi S、Manikandan M Pavithra K、Vasudevan M

Cucurbita maxima の皮から抽出したプロテアーゼ酵素を分離、精製し、血液の汚れの除去への応用を検討した。この新たに分離したプロテアーゼの最適 pH と温度は、それぞれ 7.0 と 40°C であることが判明した。分離したプロテアーゼの分子量を SDS PAGE で測定したところ、31 KD であることが判明した。この新しいプロテアーゼ酵素を血液で汚れた布に適用し、洗剤の有無での酵素の汚れ除去能力を評価した。結果から、新たに分離したプロテアーゼは、洗剤の有無にかかわらず汚れを完全に除去することが確認された。この研究は、血液の汚れの除去における Cucurbita maxima の皮のプロテアーゼの応用を確認するものである。Aspergillus
tamarii URM4634 によって生成された耐熱性粗タンパク質分解抽出物と精製プロテアーゼをさまざまな温度で調査した。活性結果を使用して、粗抽出物と精製プロテアーゼによって触媒される加水分解反応の活性化エネルギー (E* = 34.2 および 16.2 kJ/mol) と、可逆的な酵素展開のそれぞれの標準エンタルピー変化 (ΔH°u = 31.9 および 13.9 kJ/mol) を推定しました。残留活性試験で温度が 50 °C から 80 °C に上昇すると、粗タンパク質分解抽出物の熱不活性化の比速度定数は 0.0072 から 0.0378 min−1 に増加し、精製プロテアーゼの比速度定数は 0.0099 から 0.0235 min−1 に増加しました。これらの値は、それぞれ半減期が 96.3 分から 18.3 分、70.0 分から 29.5 分に減少したことに対応しており、これにより、熱不活性化の活性化エネルギー (E*d = 49.7 および 28.8 kJ/mol)、エンタルピー (ΔH*d = 47.0 および 26.1 kJ/mol)、エントロピー (ΔS*d = −141.3 および −203.1 J/mol K)、およびギブス自由エネルギー (92.6 ≤ ΔG*d ≤ 96.6 kJ/mol および 91.8 ≤ ΔG*d ≤ 98.0 kJ/mol) を推定することができました。これらの値は、どちらの形式でも非常に熱安定性が高いことが証明されたこのプロテアーゼが、産業用途で効果的に利用できることを示唆しています。私たちの知る限り、これは Aspergillus tamarii URM4634 によって生成されるセリンプロテアーゼの熱力学的パラメータに関する最初の比較研究です。
「消化酵素」とも呼ばれるプロテアーゼは、よく知られた生体触媒です。これらは、洗剤、食品、医薬品、診断など、さまざまな業界で商業的に使用されています。酵素市場全体の 60% がプロテアーゼで占められており、最も価値のある商業用酵素と見なされていると報告されています。プロテアーゼの供給源は膨大で、細菌プロテアーゼは、成長が速く、遺伝子操作が容易なため、植物や動物のプロテアーゼよりも重要です。しかし、独自の基質特異性を持つ植物プロテアーゼには、微生物や動物のシステムにはない望ましくない副酵素活性がありません。このため、植物ベースのタンパク質分解酵素リソースは、酵素業界で広範囲に応用できる貴重なリソースとなっています。植物プロテアーゼの特性に関する報告はほとんどありません。その
ため、産業的に適用可能で費用対効果の高いものにするために、新しい潜在的な植物プロテアーゼの困難な探索が続いています。本研究では、プロテアーゼ酵素とその特性に関する報告がないため、ミカン科の植物 Citrus decumana L. を選択しました。選択した植物は、鎮痙薬、抗炎症薬、抗出血薬、気管支拡張薬、抗糖尿病薬、駆虫薬、消毒薬など、その薬効について十分な文献があります。したがって、この植物は
、バイオテクノロジーへの応用が期待できるプロテアーゼ源の有望な候補であると思われます。したがって、本研究の目的は、これらのタンパク質分解酵素を代替源として商品化できることを視野に入れて、プロテアーゼを特性評価し、Citrus decumana L. の葉から部分的に精製することです。





好アルカリ性 Bacillus sp. NPST-AK15 由来のアルカリプロテアーゼを、機能化および非機能化ラトル型磁性コア@メソポーラスシェルシリカ (RT-MCMSS) ナノ粒子上に物理吸着および共有結合により固定化した。しかし、共有結合アプローチは、活性化 RT-MCMSS-NH₂ナノ粒子上への NPST-AK15 プロテアーゼの固定に優れていたため、さらなる研究に使用された。遊離プロテアーゼと比較して、固定化酵素は最適温度および pH がそれぞれ 60 °C から 65 °C、pH 10.5-11.0 にシフトした。遊離プロテアーゼは 60 °C で 1 時間処理すると完全に不活性化されたが、固定化酵素は同様の条件で初期活性の 66.5% を維持した。固定化プロテアーゼは、可溶性酵素よりもそれぞれ約 1.3 倍、約 1.2 倍高い k cat および K m を示しました。さらに、結果は、活性化 RT-MCMSS-NH₂ナノ粒子に固定化することで、さまざまな有機溶媒、界面活性剤、および市販の洗濯用洗剤中での NPST-AK15 プロテアーゼの安定性が大幅に向上することを示しています。重要なことは、固定化プロテアーゼが 10 回の連続反応サイクルで大きな触媒効率を維持し、外部磁場を使用して反応混合物から簡単に分離できることです。私たちの知る限り、これは、活性と安定性のトレードオフを克服したラトル型磁性コア@メソポーラスシェルシリカナノ粒子へのプロテアーゼの固定化に関する最初の報告です。結果は、開発された固定化酵素システムが、プロテアーゼを必要とするさまざまなバイオプロセス用途に有望なナノバイオ触媒であることを明確に示唆しています。