NAD+-Зависимая формиатдегидрогеназа из термотолерантных дрожжей Ogataea parapolymorpha: свойства и белковая инженерия N-концевой последовательности

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Ранее в нашей лаборатории был клонирован ген формиатдегидрогеназы (ФДГ, КФ 1.2.1.2) из термотолерантных метилотрофных дрожжей Ogataea parapolymorpha DL-1 (OpaFDH). Рекомбинантный фермент с дополнительным аминокислотным остатком глицина (OpaFDH_GK) был получен в клетках Escherichia coli в активной и растворимой форме с выходом более 1 г с одного литра среды. В настоящей работе проведено подробное сравнение этого фермента с ФДГ из других источников. Среди формиатдегидрогеназ из эукариот OpaFDH имеет самую высокую термостабильность. Для выяснения влияния N-концевого остатка на свойства фермента также были получены варианты OpaFDH_K (идентичный природному) и OpaFDH_AK, содержащий на N-конце дополнительный остаток аланина. Показано, что добавление к N-концу остатка Ala уменьшает в 4 раза константу скорости термоинактивации по сравнению с добавлением остатка Gly. Добавление еще 6 остатков гистидина на N-конец OpaFDH_AK приводит к ускорению очистки, практически не влияет на кинетические параметры, но несколько снижает температурную стабильность, которая, однако, может быть восстановлена до уровня OpaFDH_AK добавлением 0,5 М NaCl.

Об авторах

А. А Пометун

Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, Институт биохимии им. А.Н. Баха;Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

Email: aapometun@gmail.com
119071 Москва, Россия;119991 Москва, Россия

Л. А Шапошников

Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, Институт биохимии им. А.Н. Баха;Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

119071 Москва, Россия;119991 Москва, Россия

С. А Зубанова

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

119991 Москва, Россия

Р. П Ковалевский

Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

119991 Москва, Россия

Д. Л Атрошенко

Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, Институт биохимии им. А.Н. Баха;Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

119071 Москва, Россия;119991 Москва, Россия

Е. В Пометун

ФГАОУ ВО Первый МГМУ имени И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет)

119991 Москва, Россия

С. С Савин

Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, Институт биохимии им. А.Н. Баха;Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

119071 Москва, Россия;119991 Москва, Россия

В. И Тишков

Федеральный исследовательский центр «Фундаментальные основы биотехнологии» РАН, Институт биохимии им. А.Н. Баха;Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, химический факультет

Email: vitishkov@gmail.com
119071 Москва, Россия;119991 Москва, Россия

Список литературы

  1. Tishkov, V. I., and Popov, V. O. (2004) Catalytic mechanism and application of formate dehydrogenase, Biochemistry (Moscow), 69, 1252-1267, doi: 10.1007/s105410050071x.
  2. Tishkov, V. I., and Popov, V. O. (2006) Protein engineering of formate dehydrogenase, Biomol. Eng., 23, 89-110, doi: 10.1016/j.bioeng.2006.02.003.
  3. Alekseeva, A. A., Savin, S. S., and Tishkov, V. I (2011) NAD+-dependent formate dehydrogenase from plants, Acta Naturae, 3, 38-54, doi: 10.32607/20758251-2011-3-4-38-54.
  4. Tishkov, V. I., Pometun, A. A., and Savin, S. S. (2023) Formate dehydrogenase: from NAD(P)H regeneration to targeting pathogen biofilms, composing highly efficient hybrid biocatalysts and atmospheric CO2 fixation, Moscow Univ. Chem. Bull., 78, 151-169, doi: 10.3103/S0027131423040077.
  5. Kragl, U., Kruse, W., Hummel, W., and Wandrey, C. (1996) Enzyme engineering aspects of biocatalysis: cofactor regeneration as example, Biotechnol. Bioeng., 52, 309-319, doi: 10.1002/(SICI)1097-0290.
  6. Tishkov, V. I., Galkin, A. G., Marchenko, G. N., Tsygankov, Y. D., and Egorov, A. M. (1993) Formate dehydrogenase from methylotrophic bacterium Pseudomonas sp. 101: gene cloning and expression in Escherichia coli, Biotechnol. Appl. Biochem., 18, 201-207.
  7. Yu, S., Zhu, L., Zhou, C., An, T., Zhang, T., Jiang, B., and Mu, W. (2014) Promising properties of a formate dehydrogenase from a methanol-assimilating yeast Ogataea parapolymorpha DL-1 in His-tagged form, Appl. Microbiol. Biotechnol., 98, 1621-1630, doi: 10.1007/s00253-013-4996-5.
  8. Tishkov, V. I., Pometun, A. A., Stepashkina, A. V., Fedorchuk, V. V., Zarubina, S. A., Kargov, I. S., Atroshenko, D. L., Parshin, P. D., Kovalevski, R. P., Boiko, K. M., Eldarov, M. A., D'Oronzo, E., Facheris, S., Secundo, F., and Savin, S. S. (2018) Rational design of practically important enzymes, Moscow Univ. Chem. Bull., 73, 1-6, doi: 10.3103/S0027131418020153.
  9. Pometun, A. A., Kleymenov, S. Y., Zarubina, S. A., Kargov, I. S., Parshin, P. D., Sadykhov, E. G., Savin, S. S., and Tishkov, V. I. (2018) Comparison of thermal Stability of new formate dehydrogenases by differential scanning calorimetry, Moscow Univ. Chem. Bull., 73, 80-84, doi: 10.3103/S002713141802013X.
  10. Pometun, A. A., Boyko, K. M., Zubanova, S. A., Nikolaeva, A. Yu., Atroshenko, D. L., Savin, S. S., and Tishkov, V. I. (2021) Preparation of recombinant formate dehydrogenase from thermotolerant yeast Ogataea parapolymorpha and crystallization of its apo- and holo-forms, Moscow Univ. Chem. Bull., 76, 49-55, doi: 10.3103/S0027131421010120.
  11. Rojkova, A. M., Galkin, A. G., Kulakova, L. B., Serov, A. E., Savitsky, P. A., Fedorchuk, V. V., and Tishkov, V. I. (1999) Bacterial formate dehydrogenase. Increasing the enzyme thermal stability by hydrophobization of alpha-helices, FEBS Lett., 445, 183-188, doi: 10.1016/S0014-5793(99)00127-1.
  12. Досон Р., Эллиот Д., Эллиот У., Джонс К. (1991) Справочник биохимика, Мир, Москва, ISBN 5-03-001032-7.
  13. Varshavsky, A. (2011) The N-end rule pathway and regulation by proteolysis, Protein Sci., 20, 1298-1345, doi: 10.1002/pro.666.
  14. Klyushnichenko, V., Tishkov, V., and Kula, M.-R. (1997) Rapid SDS-gel capillary electrophoresis for the analysis of recombinant NADP+-dependent formate dehydrogenase during expression in E. coli cells and purification, J. Biotechnol., 58, 187-195, doi: 10.1016/S0168-1656(97)00149-1.
  15. Pometun, A. A., Parshin, P. D., Galanicheva, N. P., Uporov, I. V., Atroshenko, D. L., Savin, S. S., and Tishkov, V. I. (2020) Influence of His6 sequence on the properties of formate dehydrogenase from bacterium Pseudomonas sp. 101, Moscow Univ. Chem. Bull., 75, 250-257, doi: 10.3103/S0027131420040057.
  16. Shaposhnikov, L. A., Savin, S. S., Atroshenko, D. L., Chubar, T. A., Pometun, E. V., Tishkov, V. I., and Pometun, A. A. (2023) Engineering the N-terminal sequence of Glycine max soybean formate dehydrogenase, Moscow Univ. Chem. Bull., 78, 220-230, doi: 10.3103/S0027131423040053.
  17. Hatrongjit, R., and Packdibamrung, K. (2010) A novel NADP-dependent formate dehydrogenase from Burkholderia stabilis 15516: Screening, purification and characterization, Enzyme Microb. Technol., 46, 557-561, doi: 10.1016/j.enzmictec.2010.03.002.
  18. Ding, H. T., Liu, D. F., Li, Z. L., Du, Y. Q., Xu, X. H., and Zhao, Y. H. (2011) Characterization of a thermally stable and organic solvent-adaptative NAD+-dependent formate dehydrogenase from Bacillus sp. F1, J. Appl. Microbiol., 111, 1075-1085, doi: 10.1111/j.1365-2672.2011.05124.x.
  19. Andreadeli, A., Flemetakis, E., Axarli, I., Dimou, M., Udvardi, M. K., Katinakis, P., and Labrou, N. E. (2009) Cloning and characterization of Lotus japonicus formate dehydrogenase: a possible correlation with hypoxia, Biochim. Biophys. Acta, 1794, 976-984, doi: 10.1016/j.bbapap.2009.02.009.
  20. Pometun, A. A., Voinova, N. S., Pometun, E. V., Savin, S. S., and Tishkov, V. I. (2018) Effect of medium pH and ion strength on the thermal stability of plant formate dehydrogenases, Moscow Univ. Chem. Bull., 73, 199-203, doi: 10.3103/S0027131418040077.
  21. Cornish-Bowden, A. (2012) in Fundamentals of Enzyme Kinetic 4th Ed., Wiley-Blackwell, Singapore, p. 18-20.
  22. Tishkov, V. I., Goncharenko, K. V., Alekseeva, A. A., Kleymenov, S. Yu, and Savin, S. S. (2015) Role of a structurally equivalent phenylalanine residue in catalysis and thermal stability of formate dehydrogenases from different sources, Biochemistry (Moscow), 80, 1690-1700, doi: 10.1134/S0006297915130052.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2023

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».