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Molecular characterization of a thermostable aldehyde dehydrogenase (ALDH) from the hyperthermophilic archaeon Sulfolobus tokodaii strain 7.

超好熱性archaeonスルフォロブス層tokodaii株7からの耐熱性アルデヒド脱水素酵素(ALDH)の分子特徴描写。

Published date

2012-12-06

Author

Tianming Liu, Lujiang Hao, Ruiming Wang, Bo Liu

Affiliation

College of Food and Bioengineering, Shandong Provincial Key Laboratory of Microbial Engineering, Shandong Polytechnic University, Jinan, 250353, Shandong, People's Republic of China.

Abstract

Aldehyde dehydrogenase (ALDH) is a widely distributed enzyme in nature. Although many ALDHs have been reported until now, the detailed enzymatic properties of ALDH from Archaea remain elusive. Herein, we describe the characterization of an ALDH from the hyperthermophilic archaeon Sulfolobus tokodaii. The enzyme (stALDH) could utilize various aldehydes as substrates, and maximal activity was found with acetaldehyde and the coenzyme NAD. The optimal temperature and pH were 80 °C and 8, respectively, and high thermostability was found with the half-life at 90 °C to be 4 h. The enzyme was considerably resistant to nitroglycerin (GTN) inhibition, which could be restored by reducing agent DTT or (±)-α-lipoic acid. Coenzyme NAD or NADP could regulate the enzymatic thermostability, as well as the esterase activity. Molecular modeling suggested that the enzyme harbored similar structural arrangement with its eukaryotic and bacterial counterparts. Sequence alignment showed the conserved catalytic residues E240 and C274 and cofactor interactive sites N142, K165, I168 and E370, the function of which were verified by site-directed mutagenesis analysis. This is the most thermostable ALDH reported until now and the unique property of this enzyme is potentially beneficial in the fields of biotechnology and biomedicine.

 

アルデヒド脱水素酵素(ALDH)は、自然の広く分布する酵素である。
多くのALDHsがこれまで報告されたにもかかわらず、アルケーからのALDHの詳細な酵素の特性はつかまえにくいままである。
ここに、我々は超好熱性archaeonスルフォロブス層tokodaiiから、ALDHの特徴描写を解説する。
酵素(stALDH)は基質としてさまざまなアルデヒドを利用することができた、そして、最大活性はアセトアルデヒドとコエンザイムNADとともに見つかった。
それぞれ、最適温度とpHは80℃と8であった、そして、高い耐熱性は4時間である90℃で半減期で見つかった。
酵素はニトログリセリン(GTN)抑制にかなり抵抗した。
そして、それは還元剤DTTまたは(±)-α-リポ酸によって回復することができた。
コエンザイムNADまたはNADPは、酵素の耐熱性(エステラーゼ活性と同様に)を調整することができた。
分子モデリングは、酵素がその真核生物および細菌相対物との類似の構造取り決めを収容していることを示唆した。
順序配列は節約された触媒残りE240とC274を示した、そして、相互作用的なコファクターはN142、K165、I168とE370を据え付ける。
そして、それの機能は部位特異的変異誘発分析によって検査された。
これはこれまで報告される最も耐熱性ALDHである、そして、この酵素の固有の特性は生物工学と生物医学の分野で潜在的に有益である。


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