Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/67422
Title: Gene cloning and characterization of the cyclodextrin glycosyltrasferase gene from thermotolerant Paenibacillus sp. RB01 and Paenibacillus sp. T16
Other Titles: การโคลนยีนและลักษณะสมบัติของยีนไซโคลเดกซ์ทรินไกลโคซิลทรานสเฟอเรสจากแบคทีเรียทนร้อน Paenibacillus sp. RB01 และ Paenibacillus sp. T16
Authors: Ratiya Charoensakdi
Advisors: Tipaporn Limpaseni
Vichein Rimphanitchayakit
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Advisor's Email: Tipaporn.L@Chula.ac.th
Vichien.R@Chula.ac.th
Subjects: Molecular cloning
Bacteria
Cyclodextrins
Thermophilic bacteria
การโคลนยีน
แบคทีเรีย
แบคทีเรียชอบร้อน
ไซโคลเดกซตริน
Issue Date: 2005
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Genes encoding cyclodextrin glycosyltransferase (CGTase), from the thermotorelant Paenibacillus sp. RB01 and Paenibacillus sp. T16 isolated from the hot spring area in Ratchaburi and Tak provinces were cloned into Escherichia coli. Genomic DNA was extracted and used as the template for CGTase gene amplification using a pair of designed primers that amplified a whole CGTase gene including its promoter. The PCR product was ligated to pGEM®-T vector and then transformed into E. coli JM109. The transformants of Paenibacillus sp. RB01 and Paenihacillus sp. T16 were pRB and pT, respectively. Their nucleotide sequences from pRB and pT consisted of 2194 and 2139 bp open reading frame with 732 and 713 deduced amino acid residues, respectively. The deduced amino acid sequences of pRB and pT showed 97% and 99% identity with the CGTase of Paenibacillus sp. All, respectively. The recombinants required one-third culture time of wild types and a neutral pH for culture medium to produce compatible amount of CGTase. The recombinant and wild type CGTases were purified and characterized in parallel. Both enzymes showed almost similar biochemical characteristics in terms of molecular weight, optimum pH and temperature. There were some significant differences in pH, temperature stability and kinetic parameters. The recombinant enzymes were more stable at higher temperature and low pH. Molecular weight of GCTase from pRB and pT were estimated to be 65 and 77 kDa by SDS-PAGE and pl of 5.85. The optimum pH and temperature for dextrinizing activities of CGTases from RB01 and pRB were 5-6, 60°C and 5-9, 50-70°C. The optimum pH and temperature for cyclization activity of CGTases from RB and pRB were 6.5, 60-70°C and 6.5, 50-60°C. The optimum pH and temperature for dextrinizing activity of CGTases from T16 and PT were 5-9, 60°C and 5-9, 40-70°C. The optimum pH and temperature for cyclization activity of CGTases from T16 and PT were 6.5, 60-70°C and 6.5, 50-70°C. The enzymes were stable in a wide pH range of 6-10 and temperature at 40-60°C within 30 minutes. The enzymes were stable at pH 7-9 and temperature of 45-55°C within 60 min. The enzymes were specific for substrates with α-1,4 glycosidic bonds, with minimum of 3 glucose units. The turnover numbers (k[subscript cat]) of the CGTases from both RB01 and pRB with G- α-CD were higher than those of β-CD and its derivatives. The turnover numbers (k[subscript cat]) of the CGTases from T16 and pT with natural CD (α-CD and γ -CD) were higher than those of β-CD and its derivatives.. The efficiency (k[subscript cat]/ K[subscript m]) of CGTases from both RB01 and PRB were highest with HP-B-CD and the efficiency (k[subscript cat]/ K[subscript m]) of CGTases from T16 and pT were highest with β-CD. The dominant end-products obtained were β-CDs. CGTases catalyzed the conversion of starch to CDs with a ratio of α-: β-: γ-CD of 0.57 : 1 : 0.13 for RB01 and 0.21 : 1 : 0.05 for pRB and 0.95 : 1 : 1.57 for T16 and 0.25 : 1: 0.51 for pT, respectively.
Other Abstract: ได้โคลนยืน CGTase จากแบคทีเรียทนร้อนที่คัดเลือกจากดินบริเวณแหล่งน้ำพุร้อนในจังหวัดราชบุรีและจังหวัดตาก คือ Paernibacillus sp. strain RB01 และ T16 โดยใช้โครโมโซมัลดีเอ็นเอเป็นต้นแบบในการเพิ่มจำนวนชิ้นยืน CGTase ได้มีการออกแบบสายไพรเมอร์ขนาด 24 นิวคลีโอไทด์ให้ ครอบคลุมส่วนของโปรโมเตอร์และ CGTase ยืน ชิ้นยืนที่ได้จากวิธี PCR ถูกนำมาเชื่อมต่อกับเวคเตอร์ และโคลนเข้าเชื่ออีโคไล ได้โคลนที่ให้ชื่อว่า pRB และ pT ตามลำดับผลการวิเคราะห์ลำดับนิวคลีโอไทด์ ของ pRB และ pT ประกอบด้วยนิวคลีโอไทด์ขนาด 2194 และ 2139 คู่เบส ซึ่งกำหนดการสร้างโปรตีนที่ ประกอบด้วย 732 และ 713 กรดอะมิโนตามลำดับ ซึ่งมีลำดับกรดอะมิโนที่ใกล้เคียงกับเชื้อ Paenibacillus sp. A11 ด้วยค่าความเหมือน 97% และ99% ผลการทดลองหลังทำเอนไซม์จากรีคอม บิแนนท์ทั้งสองให้บริสุทธิ์และศึกษาสมบัติพบว่า เอนไซม์จาก pRB และ pT มีน้ำหนักโมเลกุลประมาณ 65 และ 77 กิโลตาลต้นจากการวิเคราะห์ด้วยอิเล็กโทรโฟเรซิสแบบเสียสภาพที่มีเอสดีเอสและค่า pl เท่ากับ 5.85 เอนไซม์ RB01 และ pRB มี pH และอุณหภูมิที่เหมาะสมในการเกิดปฏิกิริยาแตกต่างกัน โดยปฏิกิริยา dextrinizing มีค่า pH และอุณหภูมิที่เหมาะสมในช่วง 5-6, 60°C และ 5-9, 50-70°C ตามลำดับปฏิกิริยา cyclizing มี pH และอุณหภูมิที่เหมาะสมในช่วง 6.5, 60-70°c และ 6.5, 50-60°c ตามลำดับในขณะที่เอนไซม์ T16 และ pT ปฏิกิริยา dextrinizing มี pH และอุณหภูมิที่เหมาะสมในช่วง 5-9, 60°C และ 5-9, 40-70 °c. ปฏิกิริยา cyclizing มี pH และ อุณหภูมิที่เหมาะสมคือ 6.5, 60-70°C และ 6.5, 50-70°c, เอนไซม์ทั้งสี่มีเสถียรภาพในช่วง pH 6-10 และอุณหภูมิในช่วง 40-60°c ได้นาน 30 นาที และ เมื่ออยู่ที่ pH 7-9 อุณหภูมิในช่วง 45-55°c เอนไซม์มีเสถียรภาพได้นาน 60 นาที และการอยู่ใน สภาพที่แวดล้อมด้วยสารตั้งต้น (แป้งเข้มข้น 6%) จะช่วยเพิ่มเสถียรภาพที่อุณหภูมิ 70°C ได้นานขึ้น การศึกษาทางจลนพลศาสตร์ของเอนไซม์ทั้งสี่ด้วยปฏิกิริยาควบคู่ พบว่า RB01 และ pRB มีค่า k [subscript cat] ต่อ G-α-CD สูง ส่วนเอนไซม์ T16 และpT มีค่า k[subscript cat] ต่อ α-CD และ γ -CD สูง พบว่า RB01 และ pRB มีค่า ค่าสัมประสิทธิ์เอนไซม์ (k[subscript cat]/K[subscript m] ) ต่อ HP- β -CD สูง ส่วนเอนไซม์ T16 และ pT มีค่า k[subscript cat]/K[subscript m] ต่อ β-CD สูง เอนไซม์ RB01 pRB และ pT สามารถย่อยแป้งให้เกิดผลิตภัณฑ์หลักเป็น β -CD เมื่อตรวจสอบด้วยวิธี HPLC พบว่ามีอัตราส่วนของ α:β:γ-CD เป็น 0.57 : 1 : 0.13 โดยเอนไซม์ RB01, 0.21 : 1 : 0.05 โดย เอนไซม์ pRB, 0.95 : 1 : 1.57 โดยเอนไซม์ T16 และ 0.25 : 1 : 0.51 โดยเอนไซม์ pTตามลำดับ
Description: Thesis (Ph.D.)--Chulalongkorn University, 2005
Degree Name: Doctor of Philosophy
Degree Level: Doctoral Degree
Degree Discipline: Biochemistry
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/67422
ISBN: 9741764308
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Ratiya_ch_front_p.pdfหน้าปก และบทคัดย่อ1.19 MBAdobe PDFView/Open
Ratiya_ch_ch1_p.pdfบทที่ 11.08 MBAdobe PDFView/Open
Ratiya_ch_ch2_p.pdfบทที่ 21.13 MBAdobe PDFView/Open
Ratiya_ch_ch3_p.pdfบทที่ 33.29 MBAdobe PDFView/Open
Ratiya_ch_ch4_p.pdfบทที่ 41.37 MBAdobe PDFView/Open
Ratiya_ch_ch5_p.pdfบทที่ 5645.15 kBAdobe PDFView/Open
Ratiya_ch_back_p.pdfบรรณานุกรม และภาคผนวก1.75 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.