Identification of a novel tailor-made chitinase from white shrimp fenneropenaeus merguiensis

Fenneropenaeus merguiensis (comúnmente llamado camarón bananero) es una de las especies de crustáceos de cultivo más importantes a escala mundial para la industria pesquera y acuícola. Además de su valor nutritivo, es una buena fuente de quitinasa, una enzima con excelentes propiedades biológicas y...

Full description

Autores:
Beygmoradi, Azadeh
Homaei, Ahmad
Hemmati, Roohullah
del Arco, Jon
Fernández Lucas, Jesús
Tipo de recurso:
Article of journal
Fecha de publicación:
2021
Institución:
Universidad El Bosque
Repositorio:
Repositorio U. El Bosque
Idioma:
eng
OAI Identifier:
oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/9626
Acceso en línea:
http://hdl.handle.net/20.500.12495/9626
https://doi.org/10.1016/j.colsurfb.2021.111747
Palabra clave:
Caracterización bioquímica
Enzimas quitinolíticas
Organismos marinos
Clonación molecular
Purificación de proteínas
Biochemical characterization
Chitinolitic enzymes
Marine organisms
Molecular cloning
Protein purification
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Hemmati, Roohullah [0000-0003-1819-1821]
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Fernández Lucas, Jesús [0000-0001-7045-8306]
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description Fenneropenaeus merguiensis (comúnmente llamado camarón bananero) es una de las especies de crustáceos de cultivo más importantes a escala mundial para la industria pesquera y acuícola. Además de su valor nutritivo, es una buena fuente de quitinasa, una enzima con excelentes propiedades biológicas y catalíticas para muchas aplicaciones industriales. En el presente estudio, se sintetizó un ADNc putativo codificador de quitinasa a partir de ARNm de tejido del hepatopáncreas de F. merguiensis. Posteriormente, el ADNc correspondiente se clonó, secuenció y expresó funcionalmente en Escherichia coli, y la quitinasa recombinante de F. merguiensis (rFmCHI) se purificó mediante cromatografía de afinidad His-tag. El análisis bioinformático de la secuencia de aminoácidos de la rFmCHI mostró una arquitectura multidominio canónica en las quitinasas que pertenece a la familia 18 de las glucósido hidrolasas (quitinasa GH18). La caracterización bioquímica reveló que la rFmCHI es una enzima monomérica con un peso molecular de 52 kDa y una actividad máxima a 40 °C y pH 6,0. Además, la enzima recombinante es estable hasta 60 °C y en el intervalo de pH 5,0-8,0. Los estudios cinéticos en estado estacionario para la quitina coloidal revelaron valores de KM, Vmax y kcat de 78,18 μM, 0,07261 μM. min-1 y 43,37 s-1, respectivamente. En conjunto, nuestros resultados pretenden demostrar el potencial de rFmCHI como catalizador adecuado para la bioconversión de residuos de quitina.
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En el presente estudio, se sintetizó un ADNc putativo codificador de quitinasa a partir de ARNm de tejido del hepatopáncreas de F. merguiensis. Posteriormente, el ADNc correspondiente se clonó, secuenció y expresó funcionalmente en Escherichia coli, y la quitinasa recombinante de F. merguiensis (rFmCHI) se purificó mediante cromatografía de afinidad His-tag. El análisis bioinformático de la secuencia de aminoácidos de la rFmCHI mostró una arquitectura multidominio canónica en las quitinasas que pertenece a la familia 18 de las glucósido hidrolasas (quitinasa GH18). La caracterización bioquímica reveló que la rFmCHI es una enzima monomérica con un peso molecular de 52 kDa y una actividad máxima a 40 °C y pH 6,0. Además, la enzima recombinante es estable hasta 60 °C y en el intervalo de pH 5,0-8,0. Los estudios cinéticos en estado estacionario para la quitina coloidal revelaron valores de KM, Vmax y kcat de 78,18 μM, 0,07261 μM. min-1 y 43,37 s-1, respectivamente. En conjunto, nuestros resultados pretenden demostrar el potencial de rFmCHI como catalizador adecuado para la bioconversión de residuos de quitina.Fenneropenaeus merguiensis (commonly named banana shrimp) is one of the most important farmed crustacean worldwide species for the fisheries and aquaculture industry. Besides its nutritional value, it is a good source of chitinase, an enzyme with excellent biological and catalytic properties for many industrial applications. In the present study, a putative chitinase-encoding cDNA was synthesized from mRNA from F. merguiensis hepatopancreas tissue. Subsequently, the corresponding cDNA was cloned, sequenced and functionally expressed in Escherichia coli, and the recombinant F. merguiensis chitinase (rFmCHI) was purified by His-tag affinity chromatography. The bioinformatics analysis of aminoacid sequence of rFmCHI displayed a cannonical multidomain architecture in chitinases which belongs to glycoside hydrolase family 18 (GH18 chitinase). Biochemical characterization revealed rFmCHI as a monomeric enzyme of molecular weight 52 kDa with maximum activity at 40 °C and pH 6.0 Moreover, the recombinant enzyme is also stable up to 60 °C, and in the pH range 5.0-8.0. Steady-state kinetic studies for colloidal chitin revealed KM, Vmax and kcat values of 78.18 μM, 0.07261 μM. min−1 and 43.37 s−1, respectively. Overall, our results aim to demonstrate the potential of rFmCHI as suitable catalyst for bioconversion of chitin waste.application/pdfengElsevier B.V.Colloids and Surfaces B: BiointerfacesColloids and Surfaces B: Biointerfaces, 0927-7765, Vol 203, 2021 111747https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0927776521001910Caracterización bioquímicaEnzimas quitinolíticasOrganismos marinosClonación molecularPurificación de proteínasBiochemical characterizationChitinolitic enzymesMarine organismsMolecular cloningProtein purificationIdentification of a novel tailor-made chitinase from white shrimp fenneropenaeus merguiensisIdentification of a novel tailor-made chitinase from white shrimp fenneropenaeus merguiensisArtículo de revistainfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501http://purl.org/coar/resource_type/c_2df8fbb1info:eu-repo/semantics/articlehttp://purl.org/coar/version/c_970fb48d4fbd8a85info:eu-repo/semantics/closedAccesshttp://purl.org/coar/access_right/c_14cbAcceso cerradoORIGINALIdentification of a novel tailor-made chitinase from white shrimp Fenneropenaeus merguiensis.pdfIdentification of a novel tailor-made chitinase from white shrimp Fenneropenaeus merguiensis.pdfIdentification of a novel tailor-made chitinase from white shrimp Fenneropenaeus merguiensisapplication/pdf5147122https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/b34d6272-ea62-4f02-b21c-03e76e65cb47/download0d8e3408ef819065ee8f112f054c4e25MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/242e9ea8-781a-4ca6-969f-3733dac0e68a/download8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD52THUMBNAILIdentification of a novel tailor-made chitinase from white shrimp Fenneropenaeus merguiensis.pdf.jpgIdentification of a novel tailor-made chitinase from white shrimp Fenneropenaeus merguiensis.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg9991https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/468562c2-e60f-4402-a112-4ec2bdf1458e/download4c4ee97cfdf8318a8d4b9324cb6bbbe1MD53TEXTIdentification of a novel tailor-made chitinase from white shrimp Fenneropenaeus merguiensis.pdf.txtIdentification of a novel tailor-made chitinase from white shrimp Fenneropenaeus merguiensis.pdf.txtExtracted texttext/plain48164https://repositorio.unbosque.edu.co/bitstreams/256ca76e-90d8-4e11-843e-1de4de0655d0/downloaddb61f7b50f5870eee3147e5b43945613MD5420.500.12495/9626oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/96262024-02-07 14:50:28.321restrictedhttps://repositorio.unbosque.edu.coRepositorio Institucional Universidad El Bosquebibliotecas@biteca.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