Three kinds of xylanases, X-C, X-I, and X-II, were separated from culture filtrate of an alkalophilic bacteria, Bocillus licheniformis OR-1. Their molecular weights were estimated to be 29, 000, 50, 000, and 34, 000, respectively. They were most active at pH 6.0-6.5, and at temperature of 5$0^{\circ}C$. Mercurc ion and p-chloromercurybenzoate inhibited the xylanase activity of X-C and X-II remarkably, whereas X-I was not affected. Xylanase X-I hydrolyzed barley straw xylan liberating xylose, xylobiose, and arabinose, while X-C and X-II produced only xylobiose and xylotriose.
To utilize hemicellulosic biomass efficiently, the microorganism producing xylanase was isolated from fermented sawdust. It was a Gram positive, aerobic and rod shape bacterium. It had endospore and secreted strong hydrolases, such as amylase and protease. Through morphological, cultural and physiological tests, it was identified as Bacillus sp. GS. To increase the productivity of xylanase from Bacillus sp. GS, the enzyme production medium was optimized. The composition of the medium and incubation conditions were like follows xylan 1.25%, yeast extract 0.1%, NaN030.2%, K2HP04 0.1%, MgSO4 0.02%, mineral salt 0.005%, pH 6.5, incubation temperature 37$^{\circ}C$.
The cDNA of endo-1,$4-{\beta}-xylanaseA$, isolated from Phaenerocheate chrysosporium was expressed in Pichia pastoris. Using either the intrinsic leader peptide of XynA or the ${\alpha}$-factor signal peptide of Saccharomyces cerevisiae, xylanaseA is efficiently secreted into the medium at maximum concentrations of 1,946 U/L and 2,496 U/L, respectively.
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.
A total of 106 Penicillium species were tested to examine their ability of degrading cellobiose, pectin and xylan. The activity of ${\beta}$-glucosidase was generally strong in all the Penicillium species tested. P. citrinum, P. charlesii, P. manginii and P. aurantiacum showed the higher ability of producing ${\beta}$-glucosidase than other tested species. Pectinase activity was detected in 24 Penicillium species. P. paracanescens, P. sizovae, P. sartoryi, P. chrysogenum, and P. claviforme showed strong pectinase activity. In xylanase assay, 84 Penicillium species showed activity. Strong xylanase activity was detected from P. megasporum, P. sartoryi, P. chrysogenum, P. glandicola, P. discolor, and P. coprophilum. Overall, most of the Penicillium species tested showed strong ${\beta}$-glucosidase activity. The degree of pectinase and xylanase activity varied depending on Penicillium species.
The changes in the activities of Cellulase and Xylanase of A. phoencis during the life cycle were surveyed by using synchronized culture technique. Avicelase activity of the fungus was reached at peak in the initial hyphal growth stage, but decreased gradually during the conidiophore formation, vesicle-phialide formation, and sporulation stages in decreasing order. CMCase, Salicinase, and Xylanase activities were raised very high in the initial hyphal growth stage, but decreased gradually in conidiophore formation and vesicle-phialide formation stages, and then increased, more or less, in the sporulation stage.
Sabriye, Canakci;Inan, Kadriye;Murat, Kacagan;Belduz, Ali Osman
Journal of Microbiology and Biotechnology
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제17권8호
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pp.1262-1270
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2007
Some hot springs located in the west of Turkey were investigated with respect to the presence of thermophilic microorganisms. Based on phenotyping characteristics and 16S rRNA gene sequence analysis, 16 of the isolates belonged to the genus Geobacillus and grew optimally at about $60^{\circ}C$ on nutrient agar. 16S rRNA gene sequence analysis showed that these isolates resembled Geobacillus species by ${\ge}97%$, but SDS-PAGE profiles of these 16 isolates differ from some of the other species of the genus Geobacillus. However, it is also known that analysis of 16S rRNA gene sequences may be insufficient to distinguish between some species. It is proposed that recN sequence comparisons could accurately measure genome similarities for the Geobacillus genus. Based on recN sequence analysis, isolates 11, IT3, and 12 are strains of G stearothermophilus; isolate 14.3 is a strain of G thermodenitrificans; isolates 9.1, IT4.1, and 4.5 are uncertain and it is required to make further analysis. The presence of xylanase and arabinofuranosidase activities, and their optimum temperature and pH were also investigated. These results showed that 7 of the strains have both xylanase and arabinofuranosidase activities, 4 of them has only xylanase, and the remaning 5 strains have neither of these activities. The isolates 9.1, 7.1, and 3.3 have the highest temperature optima ($80^{\circ}C$), and 7.2, 9.1, AO4, 9.2, and AO17 have the highest pH optima (pH 8) of xylanase. Isolates 7.2, AO4, AC15, and 12 have optimum arabinofuranosidase activities at $75^{\circ}C$, and only isolate AC15 has the lowest pH of 5.5.
Thermostability is an important property of xylanase because high temperature is required for its applications, such as wood pulp bleaching, baking, and animal feedstuff processing. In this study, XynB from Thermobacillus composti, a moderately thermophilic gram-negative bacterium, was modified via site-directed mutagenesis (based on its 3D structure) to obtain thermostable xylanase, and the properties of this enzyme were analyzed. Results revealed that the half-life of xylanase at $65^{\circ}C$ increased from 10 to 50 min after a disulfide bridge was introduced between the ${\alpha}$-helix and its adjacent ${\beta}$-sheet at S98 and N145. Further mutation at the side of A153E named XynB-CE in the C-terminal of this ${\alpha}$-helix enhanced the half-life of xylanase for 60 min at $65^{\circ}C$. Therefore, the mutant may be utilized for industrial applications.
Black liquor (BL) is a by-product of rice straw pulping process. It is a low costs raw material for production value-adding proteins and enzymes, which has been paid more and more attention to reduce its environmental pollution. Mixed cultures of micelial fungi, Trichoderma reesei Northern Regional Research Laboratory (NRRL)11236, Trichoderma reesei NRRL 6165 and Aspergillus niger strains NRC 5A, NRC 7A, and NRC 9A were evaluated for their ability to produce xylanase using crude hemicellulose (CHC) prepared from BL and peat moss as an inert support under solid state fermentation (SSF). The most potent strains, A. niger NRC 9A (818.26 U/g CHC) and T. reesei NRRL 6165 ($100.9{\pm}57.14$ U/g CHC), were used in a mixed culture to enhance xylanase production by co-culturing under SSF. In the mixed culture, xylanase production ($1070.52{\pm}12.57$ U/g CHC) was nearly1.3 and 10.6-fold increases over the activities attained in their monocultures, A. niger NRC 9A and T. reesei NRRL 6165, respectively. Optimization of the culture parameters of the mixed culture SSF process, concentration of ammonium sulfate and corn steep liquor, CHC/peat moss ratio, inoculum size and ratios of the two strains, initial pH value, initial moisture content and incubation time, exhibited a significant increase ($2414.98{\pm}84.02$ U/g CHC) in xylanase production than before optimization.
Previous work has identified that only the catabolite responsive element A (creA; previously called cre-2) out of two potential cre sequences (cre-1: nucleotide +160 to +173 and cre-2: +173 to +186), recognized within the coding region of the xylanaseA gene (xynA) of Bacillus stearothermophilus No.236, was actually, was actually involved in the carbon catabolite repression(CCR) of xynA expression in B. subtilis. However, the level of CCR of xynA expression in the original B.stearothermophilus No.236 strain (70-fold repression). Therefore, to search for an additional cre element in the promoter region, the upstream region of the xynA gene was subcloned by chromosome walking, and as a result, another potential cre element (nucleotide -124∼-137; designated creB) was recognized in this region. The cre-like sequence revealed a high homology to the cre consensus sequence. The xylanase activity of B. subtilis MW15 bearing pWPBR14 (containing creA and creB) cultured in a medium containing xylose as the sole carbon source was about 7.7 times higher than that observed for the same culture containing glucose. B. subtilis MW15 bearing pWPBR23 (containing only creA) produced an activity about 2.4 times higher. This pattern of CCR was confirmed using derivatives of xynA::aprA fusion plasmids. Furthermore, a measurement of the amounts of the xynA transcript showed a similar pattern as that for the production of xylanase. In addition, the synthesis of xylanase in B. subtilis QB7115 [a catabolite control protein A (ccpA) mutant strain] carrying pWPBR14 was almost completely relieved from glucose repression. Together, these results lead to a conclusion that the CCR of the expression of the xynA gene is mediated by CcpA binding at creA and creB sites in B. subtilis.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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