Группа российских ученых при участии исследователей из МГУ имени М.В.Ломоносова выяснила, как при помощи единственной аминокислотной замены в ферменте с помощью сайт-направленного мутагенеза можно существенно повысить удельную активность биокатализатора и снизить его расход в биотехнологическом процессе, что приведет к снижению стоимости этого процесса. Работа исследователей под названием «N-Linked glycosylation of recombinant cellobiohydrolase I (Cel7A) From Penicillium verruculosum and its effect on the enzyme activity» была опубликована в высокорейтинговом журнале Biotechnology and Bioengineering.

«В статье было установлено, что N-связанные гликаны в молекуле целлобиогидролазы I, секретируемой микроскопическим грибом из рода Penicillium, оказывают существенное влияние на ее активность в зависимости от местоположения олигосахаридов относительно активного центра фермента, и, таким образом, являются важной частью так называемого процессивного механизма действия целлобиогидролаз, — комментирует Александр Гусаков, ведущий научный сотрудник кафедры химической энзимологии химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова. — Данные ферменты являются ключевыми компонентами мультиферментных систем микроскопических грибов, разрушающих целлюлозные субстраты, и в настоящее время находят всё большее применение в биотехнологических процессах конверсии возобновляемого растительного сырья в биотопливо второго поколения и другие продукты микробиологического синтеза».

В работе использовались современные методы генной инженерии, в частности, метод сайт-направленного мутагенеза ферментов, МАЛДИ масс-спектрометрия, метод компьютерного моделирования структуры белков, а также различные виды хроматографии для выделения и очистки рекомбинантных форм фермента. В работе участвовали два сотрудника кафедры химической энзимологии химического факультета МГУ имени М.В.Ломоносова, а также один аспирант той же кафедры.

«Было показано, что олигосахариды, присоединенные к некоторым остаткам аспарагина в молекуле целлобиогидролазы I, значительно влияют на каталитическую активность фермента за счет взаимодействия с полимерным субстратом. На практике это означает, что путем единственной аминокислотной замены в ферменте с помощью сайт-направленного мутагенеза можно существенно повысить удельную активность биокатализатора и снизить его расход в биотехнологическом процессе, что несет несомненную экономическую выгоду. Вероятно, подобный подход может быть успешно применен и к другим целлюлолитическим ферментам, участвующим в биоконверсии растительной биомассы в растворимые сахара», — заключает автор.