Nhận diện và phân tích trình tự gene chitinase họ 18 (chiB) ở vi khuẩn phân lập tại Tây Nguyên

##plugins.themes.academic_pro.article.main##

Author

  • Bich Thuy Vu, Thi Anh Do, Thi Huyen Nguyen, To Uyen Huynh, Tu Oanh Do, Iuliia Pentekhina, Anh Dzung Nguyen, Dinh Minh Tran

Từ khóa:

enzyme chitinase
gen chiB
phân tích trình tự
CBM50

Tóm tắt

Vi khuẩn sở hữu chitinases có tiềm năng ứng dụng lớn trong các lĩnh vực như y học, thực phẩm và nông nghiệp... Để phát triển tác nhân sinh học mới thay thế thuốc hóa học trong kiểm soát nấm bệnh hại cây trồng, chúng tôi tập trung nghiên cứu vi khuẩn sinh chitinase. Trong nghiên cứu này, một gene mã hóa chitinase (chiB) ở Bacillus velezensis RB.IBE29 đã được nhận diện, tạo dòng và phân tích. ORF của chiB gồm 1263 bp, mã hóa protein (BvChiB) dài 420 aa với khối lượng 47,59 kDa. Phân tích cấu trúc bậc một của BvChiB cho thấy enzyme gồm hai domain bám CBM50 ở đầu N và một domain xúc tác ở đầu C. Phân tích cây phân loại kết luận BvChiB thuộc vào họ phụ A của chitinase họ 18. Các phân tích dựa vào cấu trúc bậc một và bậc ba cho biết có sự khác biệt về các phân tử quan trọng giữa BvChiB và các chitinase đã được báo cáo. Các phân tích này chỉ ra rằng BvChiB có thể sở hữu vai trò mới trong trong việc phân hủy chitin. Đây là nghiên cứu đầu tiên về trình tự gene chitinase ở vi khuẩn này. Các nghiên cứu về biểu hiện, tinh sạch và vai trò của BvChiB liên quan tới phân hủy chitin và kháng nấm bệnh đang được thực hiện.

Tài liệu tham khảo

    [1] Yu, C., Bassler, B.L., Roseman, S., 1993. Chemotaxis of the marine bacterium Vibrio furnissii to sugars. a potential mechanism for initiating the chitin catabolic cascade. J Biol Chem. 268, 9405–9409.
    [2] Synowiecki, J., Al-Khateeb, N.A., 2003. Production, properties, and some new applications of chitin and its derivatives. Crit Rev Food Sci Nutr. 43(2); 145–1471.
    [3] Henrissat, B., 1991. A classification of glycosyl hydrolases based on amino acid sequence similarities. Biochem J. 280, 309–316.
    [4] Watanabe, T., Kimura, K., Sumiya, T., Nikaidou, N., Suzuki, K., Suzuki, M., Taiyoji, M., Ferrer, S., Regue, M., 1997. Genetic analysis of the chitinase system of Serratia marcescens 2170. J Bacteriol. 179, 7111–7117.
    [5] Suzuki, K., Taiyoji, M., Sugawara, N., Nikaidou, N., Henrissat, B., Watanabe, T., 1999. The third chitinase gene (chiC) of Serratia marcescens 2170 and the relationship of its product to other bacterial chitinases. Biochem J. 343, 587–596.
    [6] Suzuki, K., Sugawara, N., Suzuki, M., Uchiyama, T., Katouno, F., Nikaidou, N., Watanabe, T., 2002. Chitinases A, B, and C1 of Serratia marcescens 2170 produced by recombinant Escherichia coli: enzymatic properties and synergism on chitin degradation. Biosci Biotechnol Biochem. 66, 1075–1083.
    [7] Watanabe, T., Oyanagi, W., Suzuki, K., Tanaka, H., 1990. Chitinase system of Bacillus circulans WL-12 and importance of chitinase A1 in chitin degradation. J Bacteriol. 172, 4017–4022.
    [8] Watanabe, T., Oyanagi, W., Suzuki, K., Ohnishi, K., Tanaka, H., 1992. Structure of the gene encoding chitinase D of Bacillus circulans WL-12 and possible homology of the enzyme to other prokaryotic chitinases and class III plant chitinases. J. Bacteriol. 174, 408–414.
    [9] Huang, L., Garbulewska, E., Sato, K., Kato, Y., Nogawa, M., Taguchi, G., Shimosaka, M., 2012a. Isolation of genes coding for chitin-degrading enzymes in the novel chitinolytic bacterium, Chitiniphilus shinanonensis, and characterization of a gene coding for a family 19 chitinase. J Biosci Bioeng. 113, 293–299.
    [10] Huang, L., Shizume, A., Nogawa, M., Taguchi, G., Shimosaka, M., 2012b. Heterologous expression and functional characterization of a novel chitinase from the chitinolytic bacterium Chitiniphilus shinanonensis. Biosci Biotechnol Biochem.76, 517–522.
    [11] Itoh, T., Hibi, T., Fujii, Y., Sugimoto, I., Fujiwara, A., Suzuki, F., Iwasaki, Y., Kim, J.K., Taketo, A., Kimoto, H., 2013. Cooperative degradation of chitin by extracellular and cell surface-expressed chitinases from Paenibacillus sp. strain FPU-7. Appl Environ Microbiol. 79, 7482–7490.
    [12] Tsujibo, H., Orikoshi, H., Baba, N., Miyahara, M., Miyamoto, K., Yasuda, M., Inamori, Y., 2002. Identification and characterization of the gene cluster involved in chitin degradation in a marine bacterium, Alteromonas sp. strain O-7. Appl Environ Microbiol. 68, 263–270.
    [13] Ohno, T., Armand, S., Hata, T., Nikaidou, N., Henrissat, B., Mitsutomi, M., Watanabe, T., 1996. A modular family 19 chitinase found in the prokaryotic organism Streptomyces griseus HUT 6037. J. Bacteriol. 178, 5065–5070.
    [14] Bhattacharya, D., Nagpure, A., Gupta, R.K., 2007. Bacterial chitinase: properties and potential. Crit Rev Biotechnol. 27, 21–28.
    [15] Trinh, T.H.T., Wang, S.L., Nguyen, V.B., Tran, M.D., Doan, C.T., Vo, T.P.K., Huynh, Q.V., Nguyen, A.D., 2019. A potent antifungal rhizobacteria Bacillus velezensis isolated from black pepper. Research on Chemical Intermediates. 45:5309–5323.
    [16] Green, M.R., Sambrook, J., 2012. Molecular coling: a laboratory manual, 4th edition, vol. 1, pp. 210–212. New York (USA): Cold Spring Harbor Laboratory Press.
    [17] Saitou, N., Nei, M., 1987. The neighbor-joining method: a new method for reconstructing phylogenetic trees. Mol Biol Evol. 4, 406–425.
    [18] Zuckerkandl, E., Pauling, L., 1965. Evolutionary divergence and convergence in proteins. Edited in Evolving Genes and Proteins by Bryson, V. and Vogel, H. J., 97–166. Academic Press, New York.
    [19] Pettersen, E.F., Goddard, T.D., Huang, C.C., Couch, G.S., Greenblatt, D.M., Meng, E.C., Ferrin, T.E., 2004. UCSF Chimera - a visualization system for exploratory research and analysis. J Comput Chem. 25:1605-1612.
    [20] van Aalten, D.M., Synstad, B., Brurberg, M.B., Hough, E., Riise, B.W., Eijsink, V.G., Wierenga, R.K., 2000. Structure of a two-domain chitotriosidase from Serratia marcescens at 1.9-Å resolution. Proc Natl Acad Sci USA. 97, 5842–5847.
    [21] Tsujibo, H., Kubota, T., Yamamoto, M., Miyamoto, K., Inamori, Y., 2003. Characterization of chitinase genes from an alkaliphilic actinomycete, Nocardiopsis prasina OPC-131. Appl Environ Microbiol. 69, 894–900.
    [22] Watanabe, T., Kobori, K., Miyashita, K., Fujii, T., Sakai, H., Uchida, M., Tanaka, H., 1993. Identification of glutamic acid 204 and aspartic acid 200 in chitinase A1 of Bacillus circulans WL-12 as essential residues for chitinase activity. J. Biol Chem. 268, 18567–18572.
    [23] Uchiyama, T., Katouno, F., Nikaidou, N., Nonaka, T., Sugiyama, J., Watanabe, T., 2001. Roles of the exposed aromatic residues in crystalline chitin hydrolysis by chitinase A from Serratia marcescens 2170. J. Biol Chem. 276, 41343–41349.
    [24] Katouno, F., Taguchi, M., Sakurai, K., Uchiyama, T., Nikaidou, N., Nonaka, T., Sugiyama, J., Watanabe, T., 2004. Importance of exposed aromatic residues in chitinase B from Serratia marcescens 2170 for crystalline chitin hydrolysis. J. Biochem. 136:163-168.
    [25] Watanabe, T., Ariga, Y., Sato, U., Toratani, T., Hashimoto, H., Nikaidou, N., Kezuka, Y., Nonaka, T., Sugiyama, J., 2003. Aromatic residues within the substrate-binding cleft of Bacillus circulans chitinase A1 are essential for hydrolysis of crystalline chitin. Biochem J. 376:237-244.
    [26] Igarashi, K., Uchihashi, T., Uchiyama, T., Sugimoto, H., Wada, M., Suzuki, K., Sakuda, S., Ando, T., Watanabe, T., Samejima, M., 2014. Two-way traffic of glycoside hydrolase family 18 processive chitinases on crystalline chitin. Nat Commun. 5:3975.
    [27] Imai T, Watanabe T, Yui T, Sugiyama, J., 2002. Directional degradation of β-chitin by chitinase A1 revealed by a novel reducing end labelling technique. FEBS Lett. 510:201–205.
    [28] Ohnuma, T., Onaga, S., Murata K., Taira T., Etsuko K., 2008. LysM domains from Pteris ryukyuensis chitinase-A: a stability study and characterization of the chitin-binding site. J. Biol Chem. 283:5178–5187.
    [29] Inamine, S., Onaga, S., Ohnuma, T., Fukamizo, T., Taira, R., 2015. Purification, cDNA cloning, and characterization of LysM-containing plant chitinase from horsetail (Equisetum arvense). Biosci Biotechnol Biochem. 79:1296–1304.
    [30] Watanabe, T., Ishibashi, A., Ariga, Y., Hashimoto, M., Nikaidou, N., Sugiyama, J., Matsumoto, T., Nonaka, T., 2001. Trp122 and Trp134 on the surface of the catalytic domain are essential for crystalline chitin hydrolysis by Bacillus circulans chitinase A1. FEBS Lett. 494, 74–78.
Xem thêm

##plugins.themes.academic_pro.article.sidebar##

Đã Xuất bản

May 31, 2021
Download
PDF (English)
Cách trích dẫn
Bich Thuy Vu, Thi Anh Do, Thi Huyen Nguyen, To Uyen Huynh, Tu Oanh Do, Iuliia Pentekhina, Anh Dzung Nguyen, Dinh Minh Tran. “Nhận diện Và phân tích trình tự Gene Chitinase họ 18 (chiB) ở Vi khuẩn phân lập tại Tây Nguyên”. Tạp Chí Khoa học Và Công nghệ - Đại học Đà Nẵng, vol 19, số p.h 5.2, Tháng Năm 2021, tr 29-33, https://jst-ud.vn/jst-ud/article/view/7509.

##plugins.themes.academic_pro.article.details##