Wir beschreiben eine niedrige Kosten, hohe Durchsatz-Verfahren zum Screening von Pilzen Endoglucanaseaktivität in<em> E. coli.</em> Die Methode beruht auf einer einfachen visuellen Ablesung der Substratabbau, erfordert keine Enzymreinigung und ist hoch skalierbar. Dies ermöglicht das schnelle Screening von großen Bibliotheken der Enzym-Varianten.
Cellulase-Enzyme (Endoglucanasen Cellobiohydrolasen und β-Glucosidasen) hydrolysieren Zellulose in Zucker-Komponente, die wiederum in Kraftstoff Alkohole 1 umgewandelt werden kann. Das Potenzial für die enzymatische Hydrolyse von Zellulose-Biomasse zu erneuerbarer Energie zu versorgen hat sich bemüht, Cellulasen für sparsamen Produktion 2 Ingenieur intensiviert. Von besonderem Interesse sind Pilzcellulasen 3-8, wobei die bereits industriell für Lebensmittel und Textilien verarbeitet wird.
Kennzeichnung der aktiven Varianten unter einer Bibliothek von mutierten Cellulasen ist entscheidend für den Engineering-Prozess, aktive Mutanten können weitere für die verbesserten Eigenschaften und / getestet werden oder eine zusätzliche Belastung von Mutagenese. Effizientes Engineering von Pilzcellulasen hat durch einen Mangel an genetischer Werkzeuge für die einheimische Organismen und durch die Schwierigkeiten bei der Expression der Enzyme in heterologen Wirten behindert. Kürzlich entwickelte Morikawa und Mitarbeiter ein Verfahren zur Expression in E. coli der katalytischen Domäne von Endoglucanasen von H. jecorina 3,9, ein wichtiges Industriezentrum Pilz mit der Fähigkeit, Cellulasen in großen Mengen ausscheiden. Functional E. coli Expression wurde auch für Cellulasen aus anderen Pilzen, einschließlich Macrophomina phaseolina 10 und Phanerochaete chrysosporium 11-12 berichtet worden.
Wir stellen eine Methode zur Hochdurchsatz-Screening von Pilzen Endoglucanaseaktivität in E. coli. (Abb. 1) Diese Methode verwendet das gemeinsame mikrobielle Farbstoff Kongorot (CR) auf den enzymatischen Abbau der Carboxymethylcellulose (CMC) von wachsenden Zellen auf festem Medium zu visualisieren. Der Aktivitätstest erfordert kostengünstige Reagenzien, minimale Manipulation, und gibt eindeutige Ergebnisse als Zonen des Abbaus ("Halos") in der Kolonie vor Ort. Obwohl ein quantitatives Maß für enzymatische Aktivität kann mit dieser Methode nicht ermittelt werden, haben wir festgestellt, dass Halo Größe mit insgesamt enzymatische Aktivität in der Zelle korreliert. Die weitere Charakterisierung der einzelnen positiven Klone bestimmt, relative Protein Fitness.
Traditionelle bakterielle ganze Zelle CMC / CR Aktivitätstests 13 beinhalten Gießen Agar mit CMC auf Kolonien, die Gegenstand einer Kreuzkontamination oder Inkubation Kulturen in CMC-Agar Brunnen, die weniger für großflächige Experimente ist. Hier berichten wir über ein verbessertes Protokoll, dass die bestehenden Waschverfahren 14 für Cellulase-Aktivität verändert: Zellen, die auf CMC-Agarplatten gezüchtet werden vor CR Färbung entfernt. Unser Protokoll reduziert Kreuzkontamination und ist hoch skalierbar, so dass das schnelle Screening von tausenden von Klonen. Neben H. jecorina Enzyme, haben wir zum Ausdruck gebracht und gesiebt Endoglucanase Varianten aus dem Thermoascus aurantiacus und Penicillium decumbens (siehe Abbildung 2), was darauf hindeutet, dass dieses Protokoll für Enzyme, die aus einer Reihe von Organismen.
Die hier beschriebene Protokoll ermöglicht eine schnelle und hohen Durchsatz Identifizierung von aktiven Enzymen, mit minimaler Manipulation. Bewegungsmelder ist ziemlich empfindlich und qualitativ spiegelt das Ausmaß der Aktivität innerhalb der Zelle. Seine einfache Bedienung macht diese Methode eignet sich für eine breite Palette von Enzym-Bibliotheken, die nur durch funktionelle Expression in E. begrenzt coli. Darüber hinaus ist Aktivitätsscreening dieser Art nicht zu Pilzcellulasen beschränk…
The authors have nothing to disclose.
Diese Arbeit wurde von der Gordon and Betty Moore Foundation, und durch die UNCF / Merck Science Initiative finanziert.
Reagent | Company | Product number |
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IPTG | Sigma | I1284 |
Congo Red | Sigma | C6277 |
Carboxymethyl Cellulose | Sigma | 360384 |
NaCl | Sigma | S1679 |
Bacto-agar | BD Biosciences | 214030 |
Bioassay plates | Thermo Scientific | 240845 |