New acidic fungal cutinases from Sirococcus conigenus and Aspergillus niger

Thumbnail Image

URL

Journal Title

Journal ISSN

Volume Title

School of Chemical Engineering | Master's thesis
Checking the digitized thesis and permission for publishing
Instructions for the author

Authors

Date

2011

Department

Biotekniikan ja kemian tekniikan laitos

Major/Subject

Bioprosessitekniikka

Mcode

Kem-70

Degree programme

Language

en

Pages

vii + 90

Series

Abstract

Cutinases are enzymes that hydrolyse cutin, protective bio polyester on the surface of plants. They are considered as intermediates between lipases and esterase's. All previously described cutinases have alkaline or neutral pH-optima. In this work, the gene of a novel acidic cutinase from the fungus Aspergillus niger was identified. The A. niger cutinase and another novel acidic cutinase from the fungus Sirococcus conigenus were heterologously produced in Pichia pastoris and characterized. The A. niger and S. conigenus cutinases both displayed acidic pH-optima roughly at pH values 5 and 4, respectively. Both cutinases were functional and thermally stable at pHs between 3.5 and 6.5 and had good thermal stabilities at high temperatures at optimum pH. The cutinases preferred rho-nitrophenyl esters of short chain fatty acids as substrates over those of long chain fatty acids, which is typical for cutinases. Both were able to hydrolyse natural apple cutin. The cutinase of S. conigenus also hydrolysed birch suberin and had minor lipase activity. The specific activity of the S. conigenus cutinase was over 500-fold higher compared to the cutinase of A. niger and it was considered to have potential for industrial use in applications, where cutinolytic activity at acidic pH is desired.

Kutinaasit ovat entsyymejä jotka hydrolysoivat kasvien pinnalla olevaa suojaavaa biopolyesteria kutiinia. Kutinaaseja pidetään lipaasien ja esteraasien välimuotona. Tähän asti tunnetuilla kutinaaseilla on emäksinen tai neutraali pH-optimi. Tässä työssä identifioitiin uuden, happaman kutinaasin geeni Aspergillus niger -homeesta. A. niger -homeen kutinaasia ja toista uutta hapanta kutinaasia Sirococcus conigenus -homeesta tuotettiin heteroloogisesti Pichia pastoris -hiivassa ja entsyymit karakterisoitiin. Molempien kutinaasien pH-optimit olivat happamalla alueella. A. niger -homeen kutinaasin optimi oli pH:ssa 5 ja S. conigenus -homeen kutinaasin pH:ssa 4. Kumpikin oli stabiili ja toimiva pH-arvojen 3,5 ja 6,5 välillä. Optimi-pH:ssa kummankin stabiilisuus oli hyvä myös korkeissa lämpötiloissa. Molemmat kutinaasit hydrolysoivat tehokkaimmin Iyhytketjuisten rasvahappojen rhoo-nitrofenyyliestereitä verrattuna pitkäketjuisten rasvahappojen estereihin, mikä on tyypillistä kutinaaseille. Kumpikin hydrolysoi myös omenan kutiinia. S. conigenus -homeen kutinaasi hydrolysoi lisäksi suberiinia ja sillä oli vähän lipaasiaktiivisuutta. S. conigenus -homeen kutinaasin spesifinen aktiivisuus oli yli 500-kertainen verrattuna A. niger -homeen kutinaasiin ja se vaikuttaa potentiaaliselta teollisuusentsyymiltä sovelluksissa, joissa kaivataan hapanta kutinaasiaktiivisuutta.

Description

Supervisor

Leisola, Matti

Thesis advisor

Nyyssölä, Antti
Kontkanen, Hanna

Keywords

cutinase, kutinaasi, acidic, hapan, cutin, kutiini, suberin, suberiini, biopolyester, biopolyesteri

Other note

Citation

Permanent link to this item

https://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-2020122358167

Collections

[dipl] Kemian tekniikan korkeakoulu / CHEM