Homologous expression, purification, and characterization of a recombinant acetylxylan esterase from Aspergillus nidulans

Autor(es)

Alves, Gabriela S. ; de Andrades, Diandra ; Salgado, Jose C. S. ; Mariano, Clara B. ; Berto, Gabriela Leila ; Segato, Fernando ; Ayub, Marco Antonio Zachia ; Ward, Richard J. ; Alnoch, Robson C. ; Polizeli, Maria de Lourdes T. M.

• Tipo de documento: Artigo Científico
• Fonte: International Journal of Biological Macromolecules; v. 280, p. 12-pg., 2024-10-11.

Resumo

Acetylxylan esterases (AXEs) are essential enzymes that break down the acetyl groups in acetylated xylan found in plant cell walls polysaccharides. They work synergistically with backbone-depolymerizing xylanolytic enzymes to accelerate the degradation of complex polysaccharides. In this study, we cloned the gene axeA, which encodes the acetylxylan esterase from Aspergillus nidulans FGSC A4 (AxeAN), into the pEXPYR expression vector and introduced it into the high protein-producing strain A. nidulans A773. The purified AxeAN, with a molecular weight of 33.5 kDa as confirmed by SDS-PAGE, was found to be active on rho-nitrophenyl acetate (rho NPA), exhibiting a remarkably high specific activity (170 U mg(-1)) at pH 7.0 and 55 degrees C. AxeAN demonstrated stability over a wide pH range (5.5-9.0), retaining >80% of its initial activity after 24 h. The K-M and V-max were 0.098 mmol L-1 and 320 U mg(-1), respectively, using rho NPA as a substrate. We also evaluated the synergistic effect of AxeAN with an endo-1,4-beta-xylanase from Malbranchea pulchella (MpXyn10) in the hydrolysis of four different xylans (Birchwood, Beechwood, Oat spelt, and Arabinoxylan) to produce xylooligosaccharides (XOS). The best results were obtained using Birchwood xylan as substrate and MpXyn10-AxeAN as biocatalysts after 24 h of reaction (50 degrees C), with a XOS-yield of 91%, value 41% higher when compared to MpXyn10 (XOS-yield of 63%). These findings showed the potential of the application of AxeAN, together with other xylanases, to produce xylooligosaccharides with high purity and other products with high added value in the field of lignocellulosic biorefinery. (AU)

• Processo FAPESP: 20/15510-8 - Imobilização e co-imobilização de enzimas lignocelulolíticas em nanopartículas magnéticas como uma estratégia para a hidrólise de biomassa vegetal e resíduos da indústria
• Beneficiário: Diandra de Andrades
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 14/50884-5 - INCT 2014: Instituto Nacional de Ciência e Tecnologia do Bioetanol
• Beneficiário: Marcos Silveira Buckeridge
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Temático
• Processo FAPESP: 18/07522-6 - Desenvolvimento de tecnologias ecológicas para a hidrólise de biomassa e resíduos da indústria de celulose e papel
• Beneficiário: Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular
• Processo FAPESP: 19/21989-7 - Bioprospecção de enzimas fúngicas de baixo peso molecular envolvidas na degradação da parede celular vegetal
• Beneficiário: José Carlos dos Santos Salgado
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Pós-Doutorado
• Processo FAPESP: 23/09627-8 - Formulação de consórcios enzimáticos "tailor-made" para a degradação da parede celular de variedades de cana-de-açúcar
• Beneficiário: Robson Carlos Alnoch
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Programa Fixação de Jovens Doutores
• Processo FAPESP: 23/01547-5 - Formulação de consórcios enzimáticos "tailor-made" para a degradação da parede celular de variedades de cana-de-açúcar
• Beneficiário: Maria de Lourdes Teixeira de Moraes Polizeli
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Regular