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A mannanase, ManA, of the polycentric anaerobic fungus Orpinomyces sp. strain PC-2 has carbohydrate binding and docking modules

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Abstract:

The anaerobic fungus Orpinomyces sp. strain PC-2 produces a broad spectrum of glycoside hydrolases, most of which are components of a high molecular mass cellulosomal complex. Here we report about a cDNA (manA) having 1924 bp isolated from the fungus and found to encode a polypeptide of 579 amino acid residues. Analysis of the deduced sequence revealed that it had a mannanase catalytic module, a family 1 carbohydrate-binding module, and a noncatalytic docking module. The catalytic module was homologous to aerobic fungal mannanases belonging to family 5 glycoside hydrolases, but unrelated to the previously isolated mannanases (family 26) of the anaerobic fungus Piromyces. No mannanase activity could be detected in Escherichia coli harboring a manA-containing plasmid. The manA was expressed in Saccharomyces cerevisiae and ManA was secreted into the culture medium in multiple forms. The purified extracellular heterologous mannanase hydrolyzed several types of mannan but lacked activity against cellulose, chitin, or -glucan. The enzyme had high specific activity toward locust bean mannan and an extremely broad pH profile. It was stable for several hours at 50 °C, but was rapidly inactivated at 60 °C. The carbohydrate-binding module of the Man A produced separately in E. coli bound preferably to insoluble lignocellulosic substrates, suggesting that it might play an important role in the complex enzyme system of the fungus for lignocellulose degradation.Key words: Orpinomyces, anaerobic fungi, mannanase, cellulose-binding module, cellulosome.

Le champignon anaérobie Orpinomyces sp. souche PC-2 produit un large spectre d'hydrolases glycosidiques, la plupart faisant partie d'un complexe cellulosomal de masse moléculaire élevée. Nous faisons ici la description d'un ADNc (manA) de 1924 pb isolé du champignon et codant un polypeptide de 579 acides aminés. L'analyse de la séquence déduite a révélé qu'il renfermait un module catalytique de mannanase, un module de liaison aux glucides de la famille 1 et un module d'arrimage non catalytique. Le module catalytique était homologue à des mannanases de champignons aérobies appartenant aux hydrolases glycosidiques que la famille 5 mais n'était pas apparenté à des mannanases isolées précédemment (famille 26) du champignon anaérobie Piromyces. Aucune activité mannanases n'a pu être détectée chez Escherichia coli renfermant un plasmide contenant manA. Le manA fut exprimé chez Saccharomyces cerevisiae et ManA fut sécrété dans le milieu culture sous des formes multiples. La mannanase hétérologue extracellulaire purifiée a hydrolysé plusieurs types de mannane mais n'a démontré aucune activité envers le cellulose, la chitine ou le -glucane. L'enzyme a démontré une activité spécifique élevée envers le mannane de caroube et un profil de pH extrêmement large. Elle était stable pendant plusieurs heures à 50 °C mais fut rapidement inactivée à 60 °C. Le module de liaison aux glucides de la mannanase A produite séparément chez E. coli s'est lié de préférence à des substrats lignocellulosiques insolubles, indiquant qu'il pourrait jouer un rôle important dans la dégradation du lignocellulose par le système enzymatique complexe du champignon.Mots clés : Orpinomyces, champignons anaérobies, mannanase, module de liaison au cellulose, cellulosome.[Traduit par la Rédaction]

Document Type: Research Article

Publication date: July 1, 2005

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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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