The specificity of interactions between endoinulinase from Aspergillus ficuum and mono-, diand polysaccharides

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The aim of this study was to analyze the peculiarities of spatial organization of an endoinulinase molecule from Aspergillus ficuum after its binding to mono-, di-, and polysaccharides. This study examined changes in volume and number of internal cavities upon binding of inulinase to mono- (glucose, fructose), di- (sucrose, mannose), and polysaccharides (inulin). Transformations in the quantity and length of tunnels and pores were described, and the reorganization of the composition and localization of charged and hydrophobic amino acid residues clusters on the surface of the enzyme molecule was analyzed. It was shown that the models of inulinase in the complex with sucrose (an alternative substrate) and mannose (an activator) exhibit the same types of internal structures. The similar pattern was found in the formation of complexes with fructose (a reaction product) and glucose (an inhibitor). In addition, it was established that both charged and hydrophobic clusters do not undergo significant changes in chemical composition after the binding of inulinase to mono-, di-, and polysaccharides, i.e., the interaction between inulinase and carbohydrates mentioned above primarily affects the internal structures of the enzyme. The specificity of the binding of inulinases to various ligands should be taken into account while developing modern industrial biocatalysts based on inulinase.

About the authors

S. M Makin

Voronezh State University

Voronezh, Russia

A. N Dubovitskaya

Voronezh State University

Voronezh, Russia

D. Yu Bogomolov

Voronezh State University

Voronezh, Russia

M. S Kondratyev

Voronezh State University;Institute of Cell Biophysics, Russian Academy of Sciences

Voronezh, Russia;Pushchino, Moscow Region, Russia

M. G Holyavka

Voronezh State University;Sevastopol State University

Email: holyavka@rambler.ru
Voronezh, Russia

V. G Artyukhov

Voronezh State University

Voronezh, Russia

References

  1. M. G. Holyavka, A. R. Kayumov, D. R. Baydamshina, et al., Int. J. Biol. Macromol., 115, 829 (2018).
  2. В. А. Абелян и Л. С. Манукян, Биохимия, 61 (6), 1028 (1996).
  3. T. A. Kovaleva, M. G. Kholyavka, and V. G. Artyukhov, Biotechnology in Russia, 1, 43 (2012).
  4. R. S. Singh, T. Singh, and C. Larroche, Bioresour Technol. 273, 641 (2019).
  5. A. Mathur and D. Sadana, World J. Pharmacy Pharmaceut. Sci., 10 (4), 360 (2021).
  6. Q. Meng, C. Lu, H. Gao, et al., Bioresour. Technol., 320, 124346 (2021).
  7. L. Zhang, C. Zhao, W. Y. Ohta, and Y. Wang, Process Biochemistry, 40 (5), 1541 (2005).
  8. R. I. Corona, A. Morales-Burgos, C. Pelayo, et al., Bioprocess Biosyst. Eng., 42, 1779 (2019).
  9. M. Germec and I. Turhan, Biomass Convers. Biorefin., 13 (6), 4727 (2021).
  10. D. Das, R. Selvaraj, and M. Ramananda Bhat, Biocatal. Agric. Biotechnol., 22, 101363 (2019).
  11. E. J. Vandamme and D. G. Derycke, Adv. Appl. Microbiol., 29, 139 (1983).
  12. M. G. Holyavka, V. G Artyukhov, and T. A. Kovaleva, Biocatal. Biotransformation, 34 (1), 1 (2016).
  13. Q. Sun, M. Arif, Z. Chi, et al., Int. J. Biol. Macromol., 169, 206 (2021).
  14. Т. А. Ковалева, М. Г. Холявка, М. И. Калашникова и Д. А. Сливкин, Технологии живых систем, 1, 60 (2011).
  15. М. Г. Холявка и В. Г. Артюхов, Инулиназы в условиях различного микроокружения: биофизические, кинетические и структурно-функциональные свойства (Изд. дом ВГУ, Воронеж, 2018).
  16. M. G. Holyavka, M. S. Kondratyev, A. A. Samchenko, et al., Comput. Biol. Med., 71, 198 (2016).
  17. L. Pravda, K. Berka, R. Svoboclova-Varckova, et al., BMC Bioinformatics, 15 (1), 379 (2014).
  18. G. P. Barletta and S. Fernandez-Alberti, J. Chem. Theory Comput., 14 (2), 998 (2018).
  19. J. Brezovsky, B. Kozlikova, and J. Damborsky, In Protein Engineering. Methods in Molecular Biology, Vol. 1685, Ed. by U. Bornscheuer, and M. Hohne (Humana Press, NewYork, 2018), pp. 25-42. doi: 10.1007/978-1-4939-7366-8_3
  20. M. Petfek, P. Kosinova, J. Koca, and M. Otyepka, Structure, 15 (11), 1357 (2007).
  21. A. Stank, D. B. Kokh, M. Horn, et al., Nucl. Acids Res., 45 (W1), W325 (2017).
  22. S. E. D. Dias, A. M. Martins, Q. T. Nguyen, and A. J. P. Gomes, BMC Bioinformatics, 18 (1), 1 (2017).
  23. H. Li and Y. O. Kamatari, In High Pressure Bioscience - Basic Concepts, Applications and Frontiers, Ed. by K. Akasaka and H. Matsuki (Springer, 2015), pp. 237-257.
  24. M. S. Mason, B.Y. Chen, and F. Jagodzinski, Molecules, 23 (2), 351 (2018).
  25. S. Marques, J. Brezovsky, and J. Damborsky, Understanding Enzymes: Function, Design, Engineering, and Analysis (Jenny Stanford Publishing, New York, 2016).
  26. P. Kokkonen, D. Bednar, G. Pinto, et al., Biotechnol. Adv., 37 (6), 107386 (2019).
  27. T. Davids, M. Schmidt, D. Bottcher, and U. T. Bornscheuer, Curr. Opin. Chem. Biol., 17 (2), 215 (2013).
  28. A. Stank, D. B. Kokh, J. C. Fuller, and R. C. Wade, Acc. Chem. Res., 49 (5), 809 (2016).
  29. U. Sreenivasan and P. H. Axelsen, Biochemistry, 51, 12785 (1992).
  30. Д. Ю. Богомолов, Ф. А. Сакибаев, М. Г. Холявка и др., Сорбционные и хроматографические процессы, 21 (4), 555 (2021).
  31. Т. А. Ковалева, М. Г. Холявка и В. Г Артюхов, Биотехнология 1, 43 (2012).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».