Trehalose is a non-conventional sugar with potent applications in the food, healthcare and biopharma industries. In this study, trehalose was synthesized from maltose using whole-cell Pseudomonas monteilii TBRC 1196 producing trehalose synthase (TreS) as the biocatalyst. The reaction condition was optimized using 1% Triton X-100 permeabilized cells. According to our central composite design (CCD) experiment, the optimal process was achieved at 35℃ and pH 8.0 for 24 h, resulting in the maximum trehalose yield of 51.60 g/g after 12 h using an initial cell loading of 94 g/l. Scale-up production in a lab-scale bioreactor led to the final trehalose concentration of 51.91 g/l with a yield of 51.60 g/g and productivity of 4.37 g/l/h together with 8.24 g/l glucose as a byproduct. A one-pot process integrating trehalose production and byproduct bioremoval showed 53.35% trehalose yield from 107.4 g/l after 15 h by permeabilized P. moteilii cells. The residual maltose and glucose were subsequently removed by Saccharomyces cerevisiae TBRC 12153, resulting in trehalose recovery of 99.23% with 24.85 g/l ethanol obtained as a co-product. The present work provides an integrated alternative process for trehalose production from maltose syrup in bio-industry.
Cells first emerged 4 billion years ago and have evolved over a long period into an excellent system. Bottom-up synthetic biology is a research field that aims to develop "artificial cells" by returning to 4 billion years ago and redesigning cells from scratch. Although these artificial cells are not perfect, they are artificial cell mimicry systems that possess important characteristics of living cells. By designing the artificial cells, researchers in this field aim to explore the organization and the origins of cells from a different approach than traditional cell biology and ultimately seek to replace the use of living cells. This review aims to introduce the concepts and recent research in capsule and biocatalyst-based artificial cells, which have been actively studied recently.
Sheng, Silu;Jia, Han;Topiol, Sidney;Farinas, Edgardo T.
Journal of Microbiology and Biotechnology
/
v.27
no.3
/
pp.507-513
/
2017
Bacillus subtilis spores can be used for protein display to engineer protein properties. This method overcomes viability and protein-folding concerns associated with traditional protein display methods. Spores remain viable under extreme conditions and the genotype/phenotype connection remains intact. In addition, the natural sporulation process eliminates protein-folding concerns that are coupled to the target protein traveling through cell membranes. Furthermore, ATP-dependent chaperones are present to assist in protein folding. CotA was optimized as a whole-cell biocatalyst immobilized in an inert matrix of the spore. In general, proteins that are immobilized have advantages in biocatalysis. For example, the protein can be easily removed from the reaction and it is more stable. The aim is to improve the pH stability using spore display. The maximum activity of CotA is between pH 4 and 5 for the substrate ABTS (ABTS = diammonium 2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulfonate). However, the activity dramatically decreases at pH 4. The activity is not significantly altered at pH 5. A library of approximately 3,000 clones was screened. A E498G variant was identified to have a half-life of inactivation ($t_{1/2}$) at pH 4 that was 24.8 times greater compared with wt-CotA. In a previous investigation, a CotA library was screened for organic solvent resistance and a T480A mutant was found. Consequently, T480A/E498G-CotA was constructed and the $t_{1/2}$ was 62.1 times greater than wt-CotA. Finally, E498G-CotA and T480A/E498G-CotA yielded 3.7- and 5.3-fold more product than did wt-CotA after recycling the biocatalyst seven times over 42 h.
Enzymatic acylations catalyzed by hydrolytic enzymes, along with enzymatic hydrolysis, are established reactions in the synthesis of fine chemicals such as chiral intermediates and polymerizations in the industry. Those reactions have been carried out mostly in organic media due to the thermodynamic limitations. Recently, there have been reports on enzymatic acylations in aqueous media. They have dealt with the elucidation of reaction mechanisms of hydrolases and acyl transferases based on their X-ray structures, homology comparison of the two kinds of enzymes, substrate engineering of acyl donors and computational design of acyl transferases for enzymatic acylations in aqueous media. Enzymatic acylations play an important role in the combinatorial synthesis of natural products such as polyketides and nonribosomal peptides. In this review, the historic developments of enzymatic acylations and industrial examples are described briefly. In addition, recent developments of enzymatic acylations in the modification of natural products and their prospects will be discussed.
Khan, Zahoor;Shafique, Maryam;Zeb, Amir;Jabeen, Nusrat;Naz, Sehar Afshan;Zubair, Arif
Microbiology and Biotechnology Letters
/
v.49
no.1
/
pp.65-74
/
2021
Serine proteases are the most versatile proteolytic enzymes with tremendous applications in various industrial processes. This study was designed to investigate the biochemical properties, critical residues, and the catalytic potential of alkaline serine protease using in-silico approaches. The primary sequence was analyzed using ProtParam, SignalP, and Phyre2 tools to investigate biochemical properties, signal peptide, and secondary structure, respectively. The three-dimensional structure of the enzyme was modeled using the MODELLER program present in Discovery Studio followed by Molecular Dynamics simulation using GROMACS 5.0.7 package with CHARMM36m force field. The proteolytic potential was measured by performing docking with casein- and keratin-enriched residues, while the effect of the inhibitor was studied using phenylmethylsulfonyl fluoride, (PMSF) applying GOLDv5.2.2. Molecular weight, instability index, aliphatic index, and isoelectric point for serine protease were 39.53 kDa, 27.79, 82.20 and 8.91, respectively. The best model was selected based on the lowest MOLPDF score (1382.82) and DOPE score (-29984.07). The analysis using ProSA-web revealed a Z-score of -9.7, whereas 88.86% of the residues occupied the most favored region in the Ramachandran plot. Ser327, Asp138, Asn261, and Thr326 were found as critical residues involved in ligand binding and execution of biocatalysis. Our findings suggest that bioengineering of these critical residues may enhance the catalytic potential of this enzyme.
In this study, we attempted to find new and efficient microbial enzymes for producing rare sugars. A ribose-5-phosphate isomerase B (OsRpiB) was cloned, overexpressed, and preliminarily purified successfully from a newly screened Ochrobactrum sp. CSL1, which could catalyze the isomerization reaction of rare sugars. A study of its substrate specificity showed that the cloned isomerase (OsRpiB) could effectively catalyze the conversion of $\text\tiny{L}$-rhamnose to $\text\tiny{L}$-rhamnulose, which was unconventional for RpiB. The optimal reaction conditions ($50^{\circ}C$, pH 8.0, and 1 mM $Ca^{2+}$) were obtained to maximize the potential of OsRpiB in preparing $\text\tiny{L}$-rhamnulose. The catalytic properties of OsRpiB, including $K_m$, $k_{cat}$, and catalytic efficiency ($k_{cat}/K_m$), were determined as 43.47 mM, $129.4sec^{-1}$, and 2.98 mM/sec. The highest conversion rate of $\text\tiny{L}$-rhamnose under the optimized conditions by OsRpiB could reach 26% after 4.5 h. To the best of our knowledge, this is the first successful attempt of the novel biotransformation of $\text\tiny{L}$-rhamnose to $\text\tiny{L}$-rhamnulose by OsRpiB biocatalysis.
Many organic solvent-tolerant bacteria have been isolated from all environments such as soil, waste-water, even deep sea after first isolation report of organic solvent-tolerant bacterium. Most organic solvent- tolerant isolates have been determined to be Gram-negative bacteria, because Gram-negative bacteria have inherent tolerance property toward hostile organic solvents more than Gram-positive bacteria. The mechanisms of organic solvent tolerance have been elucidated extensively using mainly organic solvent-tolerant Gram-negative bacteria. The solvent-tolerance mechanisms in Gram-positive bacteria can be found in comparatively recent research. Organic solvents exhibited different toxicity depending on the solvent, and the tolerance levels of organic solvent-tolerant bacteria toward organic solvents were also highly changeable among species and strains. Therefore, organic solvent-tolerant bacteria could coped with solvent toxicity and adapted to solvent stress through the multifactorial and multigenic adaptative strategies. They could be survived even in the hyper concentrations of organic solvents by mechanisms which include: changes in cell morphology and cell behaviour, cell surface modifications, cell membrane adaptations, solvent excretion pumps, chaperones and anti-oxidative response. The aim of this work is to review the representative solvent tolerant bacteria and the adaptative and tolerance strategies toward organic solvents in organic solvent-tolerant bacteria, and their potential industrial and environmental impact.
Recently, hydroxymethylfurfrual (HMF) has been highlighted as a key intermediate for the production of liquid biofuels and other valuable compounds. We used sesame roots as a biocatalyst to synthesize HMF using flask cultures. The synthesis of HMF was identified by GC-mass analysis. The highest root growth was observed in cultures with 1.0 mg/l NAA at $30^{\circ}C$, while root growth was not found in those without NAA treatment. When silver nitrate ($AgNO_3$) was added, the root growth was greatest in those treated with 0.5 mg/l $AgNO_3$ and cultured at $30^{\circ}C$. In the case of HMF synthesis, its highest yield was obtained in those treated with 0.5 mg/l NAA at $25^{\circ}C$, but low HMF was detected in those treated without naphthaleneacetic acid (NAA). The addition of $AgNO_$ to the culture medium showed a 8-10% reduction in HMF yield compared to that of the control, indicating its inhibitory effect on the synthesis of HMF. On the whole, an optimal culture temperature for HMF synthesis seemed to be between $25-30^{\circ}C$.
Influence of the axial dispersion on immobilized enzyme catalytic bed was investigated in order to examine the kinetic behavior of the biocatalysis. The enzyme employed in this study was the tyrosinase(EC 1.14.18.1) immobilized on carbon support : this system requires two substrates of phenol and oxygen. This enzyme has potential application for phenol degradation in waste water. A simulated reactor was a packed-bed reactor of 2.54cm in diameter and 10cm long, loaded with the immobilized carbon particle with an average diameter of $550{\mu}m$. A phenol feed in the strength of 55.5mM(5220ppm) was used to observe the behavior of the immobilized enzyme column at three different dissolved oxygen levels of 0.08445mM(2.7ppm), 0.1689mM(5.4ppm) and 0.3378mM(9.5ppm) with the flow rates in the range of 60(1mL/s) to 180mL/min(3mL/s). Examination of the Biot number and Damkolher numbers of the immobilized system enables us to eliminate the contribution of external mass transfer to set of differential equations derived from the dispersion model. Solution of the equation was finally obtained numerically with the application of the Danckwert boundary conditions and the assumed zero-and first order rates on the non-linear two substrate enzyme kinetics. Higher conversion of phenol was observed at the low flow rates and at the higher oxygen concentration. Comparison of axial dispersion and plug flow model showed that no detectable difference was observed in the column outlet conversion between the axial and the plug flow models which was in complete agreement with the previous studies.
Active lipase-producing bacterium Burkholderia gladioli Bps-1 was rapidly isolated using a modified trypan blue and tetracycline, ampicillin plate. The electro-phoretically pure enzyme was obtained by purification using ethanol precipitation, ion-exchange chromatography, and gel filtration chromatography. The molecular weight was 34.6 kDa and the specific activity was determined to be 443.9 U/mg. The purified lipase showed the highest activity after hydrolysis with $p-NPC_{16}$ at a pH of 8.5 and $50^{\circ}C$, and the $K_m$, $k_{cat}$, and $k_{cat}/K_m$ values were 1.05 mM, $292.95s^{-1}$ and $279s^{-1}mM^{-1}$, respectively. The lipase was highly stable at $7.5{\leq}pH{\leq}10.0$. $K^+$ and $Na^+$ exerted activation effects on the lipase which had favorable tolerance to short-chain alcohols with its residual enzyme activity being 110% after being maintained in 30% ethanol for 1 h. The results demonstrated that the lipase produced by the strain B. gladioli Bps-1 has high enzyme activity and is an alkaline lipase. The lipase has promising chemical properties for a range of applications in the food-processing and detergent industries, and has particularly high potential for use in the manufacture of biodiesel.
본 웹사이트에 게시된 이메일 주소가 전자우편 수집 프로그램이나
그 밖의 기술적 장치를 이용하여 무단으로 수집되는 것을 거부하며,
이를 위반시 정보통신망법에 의해 형사 처벌됨을 유념하시기 바랍니다.
[게시일 2004년 10월 1일]
이용약관
제 1 장 총칙
제 1 조 (목적)
이 이용약관은 KoreaScience 홈페이지(이하 “당 사이트”)에서 제공하는 인터넷 서비스(이하 '서비스')의 가입조건 및 이용에 관한 제반 사항과 기타 필요한 사항을 구체적으로 규정함을 목적으로 합니다.
제 2 조 (용어의 정의)
① "이용자"라 함은 당 사이트에 접속하여 이 약관에 따라 당 사이트가 제공하는 서비스를 받는 회원 및 비회원을
말합니다.
② "회원"이라 함은 서비스를 이용하기 위하여 당 사이트에 개인정보를 제공하여 아이디(ID)와 비밀번호를 부여
받은 자를 말합니다.
③ "회원 아이디(ID)"라 함은 회원의 식별 및 서비스 이용을 위하여 자신이 선정한 문자 및 숫자의 조합을
말합니다.
④ "비밀번호(패스워드)"라 함은 회원이 자신의 비밀보호를 위하여 선정한 문자 및 숫자의 조합을 말합니다.
제 3 조 (이용약관의 효력 및 변경)
① 이 약관은 당 사이트에 게시하거나 기타의 방법으로 회원에게 공지함으로써 효력이 발생합니다.
② 당 사이트는 이 약관을 개정할 경우에 적용일자 및 개정사유를 명시하여 현행 약관과 함께 당 사이트의
초기화면에 그 적용일자 7일 이전부터 적용일자 전일까지 공지합니다. 다만, 회원에게 불리하게 약관내용을
변경하는 경우에는 최소한 30일 이상의 사전 유예기간을 두고 공지합니다. 이 경우 당 사이트는 개정 전
내용과 개정 후 내용을 명확하게 비교하여 이용자가 알기 쉽도록 표시합니다.
제 4 조(약관 외 준칙)
① 이 약관은 당 사이트가 제공하는 서비스에 관한 이용안내와 함께 적용됩니다.
② 이 약관에 명시되지 아니한 사항은 관계법령의 규정이 적용됩니다.
제 2 장 이용계약의 체결
제 5 조 (이용계약의 성립 등)
① 이용계약은 이용고객이 당 사이트가 정한 약관에 「동의합니다」를 선택하고, 당 사이트가 정한
온라인신청양식을 작성하여 서비스 이용을 신청한 후, 당 사이트가 이를 승낙함으로써 성립합니다.
② 제1항의 승낙은 당 사이트가 제공하는 과학기술정보검색, 맞춤정보, 서지정보 등 다른 서비스의 이용승낙을
포함합니다.
제 6 조 (회원가입)
서비스를 이용하고자 하는 고객은 당 사이트에서 정한 회원가입양식에 개인정보를 기재하여 가입을 하여야 합니다.
제 7 조 (개인정보의 보호 및 사용)
당 사이트는 관계법령이 정하는 바에 따라 회원 등록정보를 포함한 회원의 개인정보를 보호하기 위해 노력합니다. 회원 개인정보의 보호 및 사용에 대해서는 관련법령 및 당 사이트의 개인정보 보호정책이 적용됩니다.
제 8 조 (이용 신청의 승낙과 제한)
① 당 사이트는 제6조의 규정에 의한 이용신청고객에 대하여 서비스 이용을 승낙합니다.
② 당 사이트는 아래사항에 해당하는 경우에 대해서 승낙하지 아니 합니다.
- 이용계약 신청서의 내용을 허위로 기재한 경우
- 기타 규정한 제반사항을 위반하며 신청하는 경우
제 9 조 (회원 ID 부여 및 변경 등)
① 당 사이트는 이용고객에 대하여 약관에 정하는 바에 따라 자신이 선정한 회원 ID를 부여합니다.
② 회원 ID는 원칙적으로 변경이 불가하며 부득이한 사유로 인하여 변경 하고자 하는 경우에는 해당 ID를
해지하고 재가입해야 합니다.
③ 기타 회원 개인정보 관리 및 변경 등에 관한 사항은 서비스별 안내에 정하는 바에 의합니다.
제 3 장 계약 당사자의 의무
제 10 조 (KISTI의 의무)
① 당 사이트는 이용고객이 희망한 서비스 제공 개시일에 특별한 사정이 없는 한 서비스를 이용할 수 있도록
하여야 합니다.
② 당 사이트는 개인정보 보호를 위해 보안시스템을 구축하며 개인정보 보호정책을 공시하고 준수합니다.
③ 당 사이트는 회원으로부터 제기되는 의견이나 불만이 정당하다고 객관적으로 인정될 경우에는 적절한 절차를
거쳐 즉시 처리하여야 합니다. 다만, 즉시 처리가 곤란한 경우는 회원에게 그 사유와 처리일정을 통보하여야
합니다.
제 11 조 (회원의 의무)
① 이용자는 회원가입 신청 또는 회원정보 변경 시 실명으로 모든 사항을 사실에 근거하여 작성하여야 하며,
허위 또는 타인의 정보를 등록할 경우 일체의 권리를 주장할 수 없습니다.
② 당 사이트가 관계법령 및 개인정보 보호정책에 의거하여 그 책임을 지는 경우를 제외하고 회원에게 부여된
ID의 비밀번호 관리소홀, 부정사용에 의하여 발생하는 모든 결과에 대한 책임은 회원에게 있습니다.
③ 회원은 당 사이트 및 제 3자의 지적 재산권을 침해해서는 안 됩니다.
제 4 장 서비스의 이용
제 12 조 (서비스 이용 시간)
① 서비스 이용은 당 사이트의 업무상 또는 기술상 특별한 지장이 없는 한 연중무휴, 1일 24시간 운영을
원칙으로 합니다. 단, 당 사이트는 시스템 정기점검, 증설 및 교체를 위해 당 사이트가 정한 날이나 시간에
서비스를 일시 중단할 수 있으며, 예정되어 있는 작업으로 인한 서비스 일시중단은 당 사이트 홈페이지를
통해 사전에 공지합니다.
② 당 사이트는 서비스를 특정범위로 분할하여 각 범위별로 이용가능시간을 별도로 지정할 수 있습니다. 다만
이 경우 그 내용을 공지합니다.
제 13 조 (홈페이지 저작권)
① NDSL에서 제공하는 모든 저작물의 저작권은 원저작자에게 있으며, KISTI는 복제/배포/전송권을 확보하고
있습니다.
② NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 상업적 및 기타 영리목적으로 복제/배포/전송할 경우 사전에 KISTI의 허락을
받아야 합니다.
③ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 보도, 비평, 교육, 연구 등을 위하여 정당한 범위 안에서 공정한 관행에
합치되게 인용할 수 있습니다.
④ NDSL에서 제공하는 콘텐츠를 무단 복제, 전송, 배포 기타 저작권법에 위반되는 방법으로 이용할 경우
저작권법 제136조에 따라 5년 이하의 징역 또는 5천만 원 이하의 벌금에 처해질 수 있습니다.
제 14 조 (유료서비스)
① 당 사이트 및 협력기관이 정한 유료서비스(원문복사 등)는 별도로 정해진 바에 따르며, 변경사항은 시행 전에
당 사이트 홈페이지를 통하여 회원에게 공지합니다.
② 유료서비스를 이용하려는 회원은 정해진 요금체계에 따라 요금을 납부해야 합니다.
제 5 장 계약 해지 및 이용 제한
제 15 조 (계약 해지)
회원이 이용계약을 해지하고자 하는 때에는 [가입해지] 메뉴를 이용해 직접 해지해야 합니다.
제 16 조 (서비스 이용제한)
① 당 사이트는 회원이 서비스 이용내용에 있어서 본 약관 제 11조 내용을 위반하거나, 다음 각 호에 해당하는
경우 서비스 이용을 제한할 수 있습니다.
- 2년 이상 서비스를 이용한 적이 없는 경우
- 기타 정상적인 서비스 운영에 방해가 될 경우
② 상기 이용제한 규정에 따라 서비스를 이용하는 회원에게 서비스 이용에 대하여 별도 공지 없이 서비스 이용의
일시정지, 이용계약 해지 할 수 있습니다.
제 17 조 (전자우편주소 수집 금지)
회원은 전자우편주소 추출기 등을 이용하여 전자우편주소를 수집 또는 제3자에게 제공할 수 없습니다.
제 6 장 손해배상 및 기타사항
제 18 조 (손해배상)
당 사이트는 무료로 제공되는 서비스와 관련하여 회원에게 어떠한 손해가 발생하더라도 당 사이트가 고의 또는 과실로 인한 손해발생을 제외하고는 이에 대하여 책임을 부담하지 아니합니다.
제 19 조 (관할 법원)
서비스 이용으로 발생한 분쟁에 대해 소송이 제기되는 경우 민사 소송법상의 관할 법원에 제기합니다.
[부 칙]
1. (시행일) 이 약관은 2016년 9월 5일부터 적용되며, 종전 약관은 본 약관으로 대체되며, 개정된 약관의 적용일 이전 가입자도 개정된 약관의 적용을 받습니다.