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Keratinolytic potential of Bacillus licheniformis RG1: structural and biochemical mechanism of feather degradation

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Abstract:

Keratinolytic Bacillus licheniformis RG1 was used to study the mechanism of keratinolysis. Scanning electron microscopy studies revealed that bacterial cells grew closely adhered to the barbules of feathers, completely degrading them within 24 h. Biochemical studies indicated that the Bacillus strain produced an extracellular protease, which had keratinolytic potential. The extracellular keratinolytic activity (425 U) was synergistically enhanced by the addition of intracellular disulfide reductases (1712 U). However, these enzymes alone (keratinase and disulfide reductase), without live bacterial cells, failed to degrade the feather. Complete feather degradation was obtained only when living bacterial cells were present, emphasizing that bacterial adhesion plays a key role during the degradation process. The bacterial cells probably provide a continuous supply of reductant to break disulfide bridges. In addition, sulfite detected in the extracellular broth during feather degradation indicated that sulfitolysis may also play a role in feather degradation by the bacterium.Key words: Bacillus licheniformis, disulfide reductase, keratinase, sulfitolysis.

Une souche kératinolytique de Bacillus licheniformis RG1 a été utilisée afin d'étudier les mécanismes de kératinolyse. Des études de microscopie électronique à balayage ont révélé que les cellules bactériennes se multipliaient en adhérant fortement aux barbules de la plume, menant à une dégradation complète de celle-ci à l'intérieur de 24 heures. Les études biochimiques ont indiqué que la bacille produisait des protéases extracellulaires pourvues d'un potentiel kératinolytique. L'activité kératinolytique extracellulaire (425 U) a été renforcée de façon synergique par l'ajout de disulfure réductases intracellulaires (1712 U). Toutefois, ces enzymes seules (kératinase et disulfure réductase) sans cellules vivantes furent incapables de dégrader la plume. Une dégradation complète de la plume a été obtenue uniquement lorsque des cellules bactériennes vivantes étaient présentes, ce qui appuie la notion accordant à l'adhérence des bactéries un rôle clé dans le processus de dégradation. Les cellules bactériennes fournissent probablement une source continuelle de réducteur afin de briser les ponts disulfure. De plus, le sulfite détecté dans le milieu extracellulaire au cours de la dégradation de la plume indique que la sulfitolyse pourrait également jouer un rôle dans la dégradation de la plume par la bactérie.Mots clés : Bacillus licheniformis, disulfure réductase, kératinase, sulfitolyse.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: 2005-03-01

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  • Published since 1954, this monthly journal contains new research in the field of microbiology including applied microbiology and biotechnology; microbial structure and function; fungi and other eucaryotic protists; infection and immunity; microbial ecology; physiology, metabolism and enzymology; and virology, genetics, and molecular biology. It also publishes review articles and notes on an occasional basis, contributed by recognized scientists worldwide.
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