Dual promoter strategy enhances co-expression of α-L-rhamnosidase and enhanced fluorescent protein for whole-cell catalysis and bioresource valorization.,Science of the Total Environment

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Dual promoter strategy enhances co-expression of α-L-rhamnosidase and enhanced fluorescent protein for whole-cell catalysis and bioresource valorization.
Science of the Total Environment ( IF 8.2 ) Pub Date : 2020-03-11 , DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.137865
Fan Zhang ₁ , Shuai You ₂ , Ting Huang ₁ , Jin-Zheng Wang ₁ , Lin-Lin Zhu ₁ , Bo Wang ₁ , Wang-Sheng Ye ₁ , Richard Ansah Herman ₁ , Heng Luo ₂ , Jun Wang ₂

Affiliation

Developing circular economy is the only way to improve the efficiency of resource utilization. Whole-cell catalysis is an effective method to recycle enzymes, improve catalytic efficiency, and reduce production costs. The enzyme, α-L-rhamnosidase has considerable application prospects in the field of biocatalysis as it can hydrolyze a variety of α-L rhamnoses. In the present study, the genes for α-L-rhamnosidase (rhaB1) and enhanced fluorescent protein (EGFP) were co-expressed using a bi-promoter expression vector pRSFDuet1 and their enzymatic properties were evaluated. To our knowledge, this study has established an effective rhamnosidase-fluorescent indicator and whole-cell catalytic system for the first time. Moreover, we analyzed the change in the activity of the crude rhaB1-EGFP as well as its whole-cell during the biocatalysis process using fluorescence intensity. Recombinant rhaB1-EGFP as a product which contains rhaB1 and EGFP showed higher thermal stability, pH stability, and conversion efficiency than rhaB1, and its optimum temperature for rutin catalysis was ideal for industrial applications. Moreover, under the optimal conditions of a rutin concentration of 0.05 g/L, pH of 6.0, temperature of 40 °C, a yield of 92.5% was obtained. Furthermore, we demonstrated the relationship between the fluorescence intensity and enzyme activity. This study established a highly efficient whole-cell catalytic system whose activity can be evaluated by fluorescence intensity, providing a reference for enzyme recycling.

中文翻译：

双启动子策略增强了α-L-鼠李糖苷酶的共表达，并增强了荧光蛋白，可用于全细胞催化和生物资源平衡。

发展循环经济是提高资源利用效率的唯一途径。全细胞催化是回收酶，提高催化效率和降低生产成本的有效方法。α-L-鼠李糖苷酶由于可以水解多种α-L鼠李糖苷酶，因此在生物催化领域具有广阔的应用前景。在本研究中，使用双启动子表达载体pRSFDuet1共表达α-L-鼠李糖苷酶（rhaB1）和增强型荧光蛋白（EGFP）的基因，并评估其酶学性质。据我们所知，该研究首次建立了有效的鼠李糖苷酶荧光指示剂和全细胞催化系统。此外，我们使用荧光强度分析了在生物催化过程中粗rhaB1-EGFP及其整个细胞的活性变化。包含rhaB1和EGFP的重组rhaB1-EGFP产品比rhaB1具有更高的热稳定性，pH稳定性和转化效率，其芦丁催化的最佳温度非常适合工业应用。另外，在芦丁浓度为0.05g / L，pH为6.0，温度为40℃的最佳条件下，产率为92.5％。此外，我们证明了荧光强度和酶活性之间的关系。这项研究建立了一个高效的全细胞催化系统，其活性可以通过荧光强度进行评估，为酶的回收利用提供参考。包含rhaB1和EGFP的重组rhaB1-EGFP产品比rhaB1具有更高的热稳定性，pH稳定性和转化效率，其芦丁催化的最佳温度非常适合工业应用。另外，在芦丁浓度为0.05g / L，pH为6.0，温度为40℃的最佳条件下，产率为92.5％。此外，我们证明了荧光强度和酶活性之间的关系。这项研究建立了一个高效的全细胞催化系统，其活性可以通过荧光强度进行评估，为酶的回收利用提供参考。包含rhaB1和EGFP的重组rhaB1-EGFP产品比rhaB1具有更高的热稳定性，pH稳定性和转化效率，其芦丁催化的最佳温度非常适合工业应用。另外，在芦丁浓度为0.05g / L，pH为6.0，温度为40℃的最佳条件下，产率为92.5％。此外，我们证明了荧光强度和酶活性之间的关系。这项研究建立了一个高效的全细胞催化系统，可以通过荧光强度评估其活性，为酶的回收利用提供参考。另外，在芦丁浓度为0.05g / L，pH为6.0，温度为40℃的最佳条件下，收率为92.5％。此外，我们证明了荧光强度和酶活性之间的关系。这项研究建立了一个高效的全细胞催化系统，可以通过荧光强度评估其活性，为酶的回收利用提供参考。另外，在芦丁浓度为0.05g / L，pH为6.0，温度为40℃的最佳条件下，产率为92.5％。此外，我们证明了荧光强度和酶活性之间的关系。这项研究建立了一个高效的全细胞催化系统，其活性可以通过荧光强度进行评估，为酶的回收利用提供参考。

更新日期：2020-03-12

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