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Keratinolytic activity from new recombinant fusant AYA2000, derived from endophytic Micromonospora strains

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Abstract:

Two different endophytic strains, ESRAA1997 and ALAA2000, were isolated from the Egyptian herbal plant Anastatica hierochuntica. The 2 strains produced alkaline serine protease and were identified based on their phenotypic and chemotypic characteristics as different strains of Micromonospora spp. Both strains grew and produced keratinase, using different keratinous waste substances as the sole source of carbon and nitrogen. In our study, the activity and properties of keratinase enzymes of the wild strains ESRAA1997 and ALAA2000 were altered by genetic recombination through protoplast fusion between them, leading to a potent keratinolytic fusant Micromonospora strain AYA2000 with improved properties (activity, stability, specificity, and tolerance to inhibitors). Using a mixture of yeast extract, peptone, and malt extract as a supplement to the bovine hair medium increased keratinase production by 48%, and addition of 1% glucose suppressed enzyme production by Micromonospora strain AYA2000. The enzyme was purified by ammonium sulphate precipitation and DEAE-cellulose chromatography followed by gel filtration. The molecular weight, estimated using SDS-PAGE, was 39 kDa. The enzyme exhibited remarkable activity towards all keratinous wastes used and could also adapt to a broad range of pH and temperatures, with optima at pH 11 and 60 °C. The enzyme was not influenced by chelating reagents, metal ions, or alcohols. These properties make AYA2000 keratinase an ideal candidate for biotechnological application.

Deux souches différentes d’endophytes, ESRAA1997 et ALAA2000, ont été isolées de la plante médicinale Anastatica heirochuntica en Égypte. Les 2 souches qui produisaient une sérine protéase alcaline ont été identifiées selon leurs caractéristiques phénotypiques et chimiotypiques comme 2 souches différentes de Micromonospora spp. Les 2 souches croissaient et produisaient de la kératinase sur différents déchets kératineux qui agissaient comme seules sources de carbone et d’azote. Dans notre étude, l’activité et les propriété des kératinases des 2 souches sauvages ESRAA1997 et ALAA2000 ont été modifiées par recombinaison génétique réalisée par fusion de leurs protoplastes, générant un hybride à forte activité kératinolytique, la souche Micromonospora AYA2000, dont les propriétés étaient améliorées en termes d’activité, de stabilité, de spécificité et de tolérance aux inhibiteurs. Alors que l’ajout d’extrait de levure, de peptone ou d’extrait de malt au milieu de culture contenant des poils bovins augmentait la production de kératinase de 48 %, l’ajout de 1 % glucose supprimait la production d’enzyme par Micronomospora AYA2000. L’enzyme a été purifiée par précipitation au sulfate d’ammonium, chromatographie sur DEAE-cellulose et filtration sur gel. Le poids moléculaire estimé par SDS-PAGE était de 39 kDa. L’enzyme montrait une activité notable envers tous les déchets kératineux utilisés et pouvait s’adapter à un large spectre de pH et de températures, avec une activité optimale à pH 11 et à 60 °C. L’enzyme n’était pas influencée par les agents chélateurs, les ions métalliques ou les alcools. Ces propriétés font de la kératinase de AYA2000 une candidate idéale pour des applications technologiques

Document Type: Research Article

Publication date: 2010-09-01

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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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